纳米晶CdTe反霍尔-佩奇塑性中光激发与晶界无序的耦合

《Physical Chemistry Chemical Physics》：Coupling of Photoexcitation and Grain-Boundary Disorder in the Inverse Hall-Petch Plasticity of Nanocrystalline CdTeOpen Access

　　

纳米晶半导体的机械可靠性限制了光伏和光电器件的耐久性，但晶粒尺寸和电子-空穴（e-h）激发如何共同决定其塑性在原子尺度上仍知之甚少。本文采用由机器学习原子间势（MLIP）驱动的分子动力学（MD）方法，研究了纳米晶CdTe在有效晶粒直径为4.33至10.39 nm范围内的剪切变形，涵盖基态和两种光激发电子态。基态下的极限剪切强度随晶粒尺寸增大从约0.73 GPa增至1.11 GPa，表明该尺寸范围内呈现反Hall-Petch响应。通过量化无序晶界体积，我们发现，强度变化追踪的是峰前界面无序的演化，而非仅由晶粒尺寸决定；该无序度可作为晶界介导塑性的应变分辨结构描述符。该描述符揭示了一个依赖于晶粒尺寸的交叉行为：在较细晶粒中，初始晶界比例较高，较高强度伴随界面无序的延迟演化，而在较粗晶粒中，较高强度则伴随连通晶界塑性网络的受控激活。电子-空穴激发通过改变界面无序的起始点和程度，非单调地调控了这一路径。这些结果将纳米晶CdTe中的反Hall-Petch行为重新诠释为一种随e-h激发可调的演化界面描述符，并指出了通过晶粒尺寸与e-h激发的联合控制，设计机械上稳健的半导体微结构的方向。

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? 2026 作者(s)。由皇家化学会代表所有方学会出版

2026

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