高极化率半导体 BaZrS3 与 Ba3Zr2S7 的发现
材料科学
2020-09-16 v1
摘要
兼具强光学响应和大的介电极化率的已知半导体很少。具有大介电极化率的无机材料往往是宽带隙复合氧化物。对可见光和红外光具有强光响应的半导体往往极化率较弱。卤化物钙钛矿和相变硫族化物是这些趋势中有趣的例外。在此，我们将具有钙钛矿和 Ruddlesden-Popper 结构的 Ba-Zr-S 体系中的复合硫族化物作为一类新的高极化率半导体引入。我们报告了单晶阻抗谱的测量结果，确定 BaZrS3 和 Ba3Zr2S7 是低频相对介电常数 () 在 50 至 100 范围内、带隙在 1.3 至 1.8 eV 范围内的半导体。我们的电子结构计算表明，钙钛矿型 BaZrS3 相比于 Ruddlesden-Popper 型 Ba3Zr2S7 增强的介电响应主要归因于增强的红外模有效电荷以及沿 方向声子频率的变化；Born 有效电荷和晶格刚度的差异是次要因素。这种在更常见于复合氧化物的晶体结构中的共价键组合导致了相当大的 Fr"ohlich 耦合常数，表明电荷载流子是大型极化子。
引用
@article{arxiv.2006.10655,
title = {Discovery of highly-polarizable semiconductors BaZrS3 and Ba3Zr2S7},
author = {Stephen Filippone and Boyang Zhao and Shanyuan Niu and Nathan Z. Koocher and Daniel Silevitch and Ignasi Fina and James M. Rondinelli and Jayakanth Ravichandran and R. Jaramillo},
journal= {arXiv preprint arXiv:2006.10655},
year = {2020}
}
备注
22 pages, 5 figures