硫缺乏的化硫化物钙锶 Sulfur-Deficient Chalcogenide Perovskite BaZrS$_3$ 中的电荷运输与缺陷

探索化硫化物钙锶 BaZrS$_3$ 中的导电机制具有重要意义，由于其作为硅基叠层太阳能电池和其他光电器件中的潜在顶层吸收剂。理论和实验研究预期其具有本征双极性掺杂，尽管实验验证仍有限。本研究通过在 S 贫环境下退火，揭示了 BaZrS$_3$ 从高度绝缘行为向 n 型导电的转变。通过 co-sputtering 制备 Ba-Zr 后进行 600 $^{\circ}$C 的硫化，随后在高真空下退火制备 BaZrS$_3$ 薄膜。UV-Vis 测量显示，退火后样品颜色变深，吸收边发生红移。结合真空退火导致缺陷密度增加、缺陷具有低活化能和 n 型特征，强烈表明硫空位（V$_{\mathrm{S}}$）是其导电机制的主要原因，与理论预测一致。通过硬 X 射线光电子能谱（Ga K$\alpha$, 9.25 keV）量化费米能级向导带底部的位移，进一步证实了退火样品诱导的 n 型导电。我们的发现表明，真空退火诱导 V$_{\mathrm{S}}$ 缺陷主导电荷传输，从而使 BaZrS$_3$ 在 S 贫条件下成为 n 型半导体。该研究为理解 BaZrS$_3$ 的缺陷特性提供了关键见解，促进其在太阳能电池应用中的进一步改进。