说明：本文华算科技探讨了内建电场在不同材料体系中的形成机理及其对电荷行为和能量转换过程的影响，揭示了内建电场在电子、光电子、催化和能量转换等领域的关键作用。

什么是内建电场

Built-in Electric Field）电荷分布界面这类电场在无外加电势的条件下仍然存在，表现为材料内部不同区域之间的电势梯度，。

Ru和Ni-RuO的。DOI: 10.1002/ange.202421869

体系本身在达到电荷热力学平衡时内部电荷重新分布所导致的静电势差内建电场广泛存在于诸如半导体-半导体界面、p-n结、构、极性表面以及低维材料作为一种方向性明确、场强稳定且空间分布可控的局域场，内建电场不仅主导电荷载流子的漂移方向，还影响，是现代电子、光电子、催化及能量转换等领域中不可或缺的物理量。

在理论上，内建电场体现了材料体系中能量最小化与电荷重分布之间的协同平衡，其存在揭示了材料结构与电性行为之间的深度耦合关系。

内建电场是一种高度局域化、结构依赖性强且可调性高的物理场内建电场的本质源于材料体系内部电荷密度分布的空间不均匀性，该不均匀性可以来源于。在微观尺度上，内建电场的形成过程可归因于电荷载流子在不同能态区域之间发生扩散、漂移与势垒平衡过程的结果。

在此过程中，空间电荷区Space-Charge Region）会诱导出电势梯度，该电势梯度即为内建电场图3.电催化。DOI:在经典半导体理论中，内建电场与空间电荷区密切关联，其场强大小由决定，与紧密相关。泊松方程可表达为：

其中，ϕ此外，，特别是在具有非中心对称晶格或极性分布结构中，极化方向的不对称性将不可避免地产生内部电势差。这类极化驱动的内建电场尤其在低维材料、铁电体及氧化物异质结构中显著，其强度与密切相关。

诱导载流子分离、调控迁移行为、改变反应路径、抑制非辐射复合图4.。DOI:因此，内建电场的核心机理体现为能带平衡、极化协同与电荷迁移行为之间的复杂相互作用，其本质是结构性不对称所诱导的电场分布与局部电势耦合态，是材料体系内部结构与载流子行为耦合的重要表现。

异质结中的内建电场

（在异质结中，由于不同材料之间的不同，导致界面处不可避免地产生费米能级差异，从而形成显著的电荷迁移与界面势垒结构。在趋于热力学平衡的过程中，该差异被转化为现象，从而形成强烈的内建电场。

在异质结界面处，。具体而言，电子将自发从低功函数材料流向高功函数材料，空穴则发生反向迁移，最终在界面附近形成耗尽区或积累区，表现为。

此外，异质结结构中的等多因素亦可对内建电场的大小、方向及稳定性产生显著影响。

/非极化界面体系中，界面诱导极化行为将进一步增强内建电场的局域强度，并在电荷分离与能量过滤过程中发挥主导作用。

NiFe-LDH和NiFe-LDH/AMNSs示意图在异质结中，内建电场不仅对电子与空穴的空间分离具有决定性作用，还显著影响界面反应动力学、载流子复合行为及热电子输运机制。

对电荷注入势垒、载流子寿命、界面反应速率及能带对齐状态内建电场因其自发性、方向性与可调控性，已成为功能材料与器件设计中的关键调节因子，广泛应用于电子、光电子、能量转换、催化、传感等多个技术领域。在这些体系中，内建电场所发挥的核心作用可归纳为：。

电荷控制在中，内建电场可通过影响界面势垒结构，调节载流子注入能力与选择性迁移行为，从而提升器件的整体现效响应。

能量调节在中，内建电场与应力场、热场、电场等其他物理场形成协同效应，使得多场耦合的调控机制更加高效与可预测。

光生电荷10.1016/j.chempr.2024.08.018