对体相缺陷在量子水平上对载流子动力学的影响的机械理解对抑制半导体中相关的中带隙介导的电荷重组至关重要，但许多问题仍未得到探索。近日，南加州大学洛杉矶分校Oleg V. Prezhdo，西安交通大学Maochang Liu等通过从头算量子动力学模拟并以具有氧空位 (O_v) 的 BiVO₄ 作为模型系统，证实了抑制电荷复合的自旋保护机制。

本文要点：                       

1）增强自旋极化不仅将所有陷阱态转移到一个自旋通道，而且还将陷阱态从中间位置移动到价带附近，这两个因素都提高了载流子寿命。

2）此外，作者发现原子热运动辅助电子-声子耦合与电子和空穴状态的重叠之间的竞争可以通过调节 O_v 浓度以最大化自旋保护机制效应来调控。

该工作解决了关于体 O_v 在电荷重组中的作用的文献争议和矛盾，并为具有增强的载流子动力学的半导体缺陷工程提供了一条途径。

Chunyang Zhang, et al. Improved Carrier Lifetime in BiVO₄ by Spin Protection. Nano Lett., 2022

DOI: 10.1021/acs.nanolett.2c02070

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.2c02070