Atomic structure and energetics of large vacancies in graphene
我们提出了一个计算研究的拓扑结构，能量和结构变形的大量实验观察到的缺陷配置在石墨烯。我们发现，丢失的六方碳环和引入的非六方环的数量线性增加的功能的空缺秩序（失踪的原子数）。在初始偏移后，缺陷的形成能量增加约2.2 eV/缺失原子，将这些缺陷确定为迄今为止在石墨烯中研究的最低能量空位配置。此外，我们发现，即使是很小的点缺陷，这一直到现在都被假定为平面，导致石墨烯弯曲出平面时，不限制到禁止限制的几何形状。即使对于一些最小的缺陷，这种效应也能达到相对较长的距离，从而显著降低了施加在周围晶格上的应力。
2014-05-22 cond-mat.mtrl-sci
Energetics and stability of vacancies in carbon nanotubes
在这项工作中，我们提出了从头计算的形成能量和不同类型的多空位在碳纳米管的稳定性。我们证明，在石墨烯的情况下，重建的缺陷有显着的影响管的能量。特别地，五边形的形成消除了悬挂键，从而降低了形成能。这种竞争导致具有偶数个碳原子的空位被移除以更稳定。最后，幻数的出现表明更稳定的缺陷可以表示为一个模型的形成能量，这是基于未重构的系统，五边形和松弛后形成的缺陷的最终形式的悬空键的数量。
2010-11-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Comparative study of defect energetics in HfO2 and SiO2
基于密度泛函理论，我们对单斜晶系氧化铪（m-HfO 2）和α-石英（SiO2）中的替位和空位缺陷进行了从头计算.研究了HfO_2和SiO_2中的中性氧空位和替位Si、Hf缺陷。我们的计算结果表明，对于一个大范围的Hf化学势，Si的替代缺陷是最有可能形成在HfO 2，导致在HfO 2/Si界面处的硅酸盐层的形成。我们还发现，它是更有利于在SiO2中形成氧空位比在HfO 2，这意味着缺氧HfO 2生长在SiO2的顶部将消耗从SiO2的氧。
2003-10-30 cond-mat.mtrl-sci
Challenges in predicting positron annihilation lifetimes in lead halide perovskites: correlation functionals and polymorphism
Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）；CEA（法国原子能和替代能源委员会）；Service de Recherches en Corrosion et Comportement des Matériaux, SRMP（腐蚀与材料行为研究服务，SRMP）；Department of Physics, IriG, Univ. Grenoble-Alpes and CEA（格勒诺布尔阿尔卑斯大学物理系，IriG 及 CEA）；CEA/DRF/IRAMIS；University Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）；Department of Physics, University of Helsinki（赫尔辛基大学物理系）
研究通过比较不同近似方法，探讨了电子-正电子相关功能在铅卤化物钙钛矿中预测正电子湮灭寿命中的作用，并揭示了空位大小与寿命的关系，以及多形性对空位形成能的影响。
2026-04-22 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Defect-induced ferromagnetism in fullerenes
基于电子结构的从头计算，提出了聚合C_（60）的铁磁性图象，这似乎解释了一整套有争议的实验数据。我们已经证明，与立方富勒烯相比，在菱形C60中，铁原子的分离在能量上是无益的，这是一个强有力的论据，有利于碳铁磁性的内在特征，这可能是由具有未成对磁性电子的空位引起的。结果表明：C_（60）菱面体相空位的能量形成基本上小于立方相中空位的能量形成，（ii）含有空位的碳笼之间存在强的铁磁交换相互作用，（iii）磁空位融合成双空位在能量上是有利的。后者可以解释铁磁性的脆弱性。
2009-04-05 cond-mat.mtrl-sci
Defect energetics of cubic hafnia from quantum Monte Carlo simulations
立方氧化物（HfO $_2$）由于其高介电常数而在电子学中的许多应用中引起极大兴趣。然而，这些应用中的常见缺陷会降低hafina的性能。采用基于密度泛函理论（DFT）和多体扩散蒙特卡罗（DMC）方法的第一性原理计算研究了立方HfO $_2$中氧空位和氮取代的电子性质.我们研究了氧空位的五种不同电荷缺陷态，以及可导致局部磁矩的替位N缺陷。DMC和DFT计算表明，氧空位诱导周围的缺陷强的晶格弛豫。最后，我们比较缺陷形成能，电荷和自旋密度从DMC与使用DFT得到的结果。虽然从DMC得到的形成能比从GGA+U得到的形成能大0.6~ 1.5~eV，但在贫氧条件下，对于最重要的缺陷，中性和带正电的氧空位，以及氮替代缺陷，两者的一致性相当好。我们的工作证实，氮可以起到钝化立方氧化物的作用，用于电子产品。
2019-04-12 cond-mat.mtrl-sci
Energetics, structure, and composition of nanoclusters in Oxide Dispersion Strengthened Fe-Cr alloys
广泛的第一性原理计算嵌入式集群包含几个O，Y，Ti，和Cr原子以及空位进行大都会蒙特卡罗模拟中应用的相互作用参数，在一个刚性晶格模型的框架内。一种新的描述使用对和三重参数被证明是更精确的比常用的对参数化。模拟退火提供了在T=0的能量，结构和化学计量的纳米大小的集群的全面数据。结果是完全一致的实验发现，可以忽略不计的粗化和高分散的集群，观察到的存在下，Ti减少集群的大小，并与报告的集群的辐射耐受性。在没有空位的合金中，团簇显示出平面结构，而空位的存在导致三维构型。此外，在高温下进行了Metropolis蒙特卡罗模拟，以研究纳米团簇组成对温度的依赖性。对（Y+Ti）：O、Y：Ti、（Y+Cr）：O和Y：Cr的实验数据与模拟结果进行了比较，发现两者之间有很好的一致性，在某些情况下，甚至可以得出结论，即相应的合金中含有一定量的空位，所分析的团簇是在高温下冻结的。实验数据与模拟结果的比较表明，由非化学计量比的氧化物基本上是一致的铁铬矩阵的bcc晶格的纳米团簇的假设导致合理的结果。
2014-05-13 cond-mat.mtrl-sci
The role of Si vacancies in the segregation of O, C, and N at silicon grain boundaries: An ab initio study
晶界（GB）是在用于器件Si太阳能电池制造的晶体生长期间起源于多晶硅中的缺陷。GB的存在改变了Si的配位，使其有利于载流子的复合，这带来载流子寿命的显著降低。因此，GB可能对器件性能非常有害。此外，GB容易形成具有深缺陷电子态的空位，并且也是各种杂质物种（诸如C、N和O）的优先分离位点。我们从第一性原理研究了$Σ$ 3{111} Si GB的结构，能量和电子性质之间的相关性，有和没有空位，以及C，N和O原子的偏析。当存在空位时，C和O原子强烈地增加它们的分离能力。然而，$Σ$ 3{111} Si GB的电子性质不受O的存在的影响，而在C的情况下，它们可以强烈地改变。对于N原子，不可能在GB中有空位和没有空位的情况下发现能量和电子性质的明显趋势。事实上，由于N与Si不等价，如C和O，因此在GB结构中找到新的化学排列时更灵活。这意味着与C和O杂质相比，在存在N杂质原子的情况下更难控制材料的性质。
2022-01-19 cond-mat.mtrl-sci
Positron annihilation spectroscopy for heat-treated Fe-Ga alloys and their defect structure
本文报道了Fe_（21）Ga和Fe_（22.4）Ga合金的寿命正电子湮没谱（PALS）结果，其缺陷结构与沿Fe_（21）Ga和Fe_（22.4）Ga相图从20 ℃到1000 ℃退火有关，在L_12-A_2跃迁和D_0_3相的亚晶格中。在标准俘获模型的框架下，我们估算了体金属和不同热空位的正电子湮没参数。我们还定义了这些空位缺陷的浓度，这可能有助于解释Ge-Ga合金的物理性质，包括巨软化和极端$λ_{100}$在给定的金属间化合物。
2015-09-06 cond-mat.mtrl-sci
How the aggregation of oxygen vacancies in rutile based TiO$_{2-δ}$ phases causes memristive behavior
全面系统的从头算基态搜索的结果的氧空位的结构安排在金红石相TiO $_2$提供了新的见解，其忆阻性能。我们发现，O空位倾向于形成平面排列，松弛成具有金属行为的结构。这些亚稳态排列在结构上类似于Magnéli相，但与Magnéli相区分开来。它们表现出更明显的金属性质，但在能量上不太有利。我们的研究结果证实了一个明确的结构和性能之间的关系，在还原氧化物中的偏析氧空位排列和金属行为。
2015-11-20 cond-mat.mtrl-sci
Carbon Vacancy Formation in Binary Transition Metal Carbides from Density Functional Theory
我们已经研究了在二元过渡金属（TM）碳化物中碳空位的形成趋势，使用密度泛函计算两种常见的TM碳化物晶体结构，即B1（岩盐）和WC结构类型。TM取自元素周期表的IV族（Ti、Zr、Hf）、V族（V、Nb、Ta）和VI族（Cr、Mo、W），以及来自III族的Sc。对于B1结构的TM碳化物，总的趋势是随着体系中价电子数的增加，更容易形成C空位。例外的是Sc C，其中C空位相当容易形成。同样清楚的是，C空位的形成取决于生长条件：对于富TM的条件，B1结构的碳化物将总是有利于C空位的形成。对于富C的条件，在Sc C、VC、NbC、CrC、MoC和WC中形成C空位在能量上有利。实验发现，大的C空位浓度在B1结构的TM碳化物和我们的计算是符合这些观察。事实上，TiC，ZrC，HfC和TaC是唯一的B1结构的TM碳化物，不自发地有利于C空位，然后仅用于富C条件。然而，由于生长TM碳化物时使用的高温，这些系统中可能仍然存在C空位。在WC结构的TM碳化物的情况下，无论生长条件如何，C空位的形成在能量上都不是有利的，这就是为什么这种结构仅被发现接近于一比一的金属与碳的比率的原因。...
2018-08-21 cond-mat.mtrl-sci
Polarizing oxygen vacancies in insulating metal oxides under high electric field
我们展示了一个热力学公式来量化高电场下绝缘体中的缺陷形成能量。作为一个模型系统，我们分析了中性氧空位（色心）在碱土金属二元氧化物使用密度泛函理论，Berry相计算，最大局域Wannier函数。极化功降低了形成这种缺陷的场依赖的电吉布斯能。这主要是由于两个电子被困在空位中的极化容易，其次是由于缺陷引起的键刚度和声子模软化的减少。该配方和分析具有的影响，了解绝缘氧化物在电子，磁性，催化和电热设备在高电场下的行为。
2017-08-15 cond-mat.mtrl-sci
Probing defects in chemically synthesized ZnO nanostrucures by Positron Annihilation and Photoluminescence Spectroscopy
本文介绍了化学合成的ZnO纳米粒子的各种尺寸的本征缺陷的结构排列的大小引起的变化。常规的X射线衍射（XRD）和透射电子显微镜（TEM）已被用来确定纳米ZnO样品的形状和尺寸。利用正电子湮没谱的详细研究揭示了锌空位的存在。而光致发光分析结果预测了带电氧空位的特征。尺寸引起的正电子参数以及光致发光性质的变化，已显示出对比或非单调的趋势，因为尺寸从4 nm到85 nm变化。与单电荷氧空位占优势的较大纳米结构相比，低于临界尺寸（~ 23 nm）的小球形颗粒由于双电荷氧空位的较高占据而接收更多的正表面电荷。这种电子变化被认为引发了另一种有趣的现象，被描述为纳米颗粒内的正电子限制。最后，基于所有的结果，在本样品中的本征缺陷的结构排列的模型已被调和。
2011-09-14 cond-mat.mtrl-sci
Large spin-orbit splitting of deep in-gap defect states of engineered sulfur vacancies in monolayer WS2
二维材料中的结构缺陷提供了一种有效的方法来设计新材料功能，超越半导体中的传统掺杂。具体而言，在单层过渡金属二硫属化物（TMD）中，硫属元素空位的深能隙缺陷态与有趣的现象有关。在这里，我们报告的原子和电子结构的单层WS 2中的硫空位的直接实验相关的CO-针尖非接触原子力显微镜（nc-AFM）和扫描隧道显微镜（STM）的组合。硫空位，这是不存在的生长样品中，故意通过在真空中退火。空位的两个能量窄的未被占据的缺陷态提供了该缺陷的独特指纹。通过STM和最先进的GW计算的缺陷轨道的直接成像显示，这些缺陷状态之间的252毫电子伏的大分裂是由自旋轨道耦合引起的。硫族元素空位的可控掺入和潜在修饰为定制TMD的光学、催化和磁性提供了一条新的途径。
2019-08-19 cond-mat.mtrl-sci
Oxygen vacancies: The origin of n-type conductivity in ZnO
氧空位（VO）是一种常见的本征点缺陷，对ZnO等金属氧化物的物理和化学性质起着至关重要的作用。然而，对VO的基本理解仍然非常稀疏。具体地说，VO是否是ZnO中n型导电性的主要原因在过去的五十年里仍然没有定论。在这里，我们报告的氧自扩散的研究构思和生长的氧同位素ZnO异质结构与精细控制的化学势和费米能级。扩散过程被发现主要是由VO介导的。我们进一步证明，在其中性属性的一般信念相反，ZnO中的氧空位实际上是+2电荷，从而负责无意的n型导电性以及ZnO的非化学计量。该方法可以扩展到研究其他技术上重要的氧化物材料中与氧相关的点缺陷及其能量学。
2016-06-17 cond-mat.mtrl-sci
Thermodynamics of hydrogen vacancies in MgH2 from first-principles calculations and grand-canonical statistical mechanics
将从头计算和统计力学相结合，研究了MgH2中H空位的热力学性质.介绍了一种基于缺陷组态巨正则系综的通用方法，用于模拟MgH2晶体和气相H2之间的氢交换。我们发现，在温度和氢分压的实际利益，MgH2是能够容纳只有非常小的浓度的氢空位，这主要是由孤立的缺陷，而不是空位簇，相反，从一个简单的能量分析所预期的。
2009-10-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Orbital-free DFT study of the energetics of vacancy clustering and prismatic dislocation loop nucleation in aluminum
本文采用大规模无轨道密度泛函方法，从电子结构的角度研究了铝中空位团簇的能量学。在这项研究中考虑的模拟域是一样大的那些包含一百万个原子，以准确地占电子结构和远程弹性场。我们的研究结果表明，空位团簇是一个积极有利的机制与正结合能的范围内的空位团簇在本研究中考虑。特别地，位于$\{111\}$平面中的$19$空位六方簇具有非常大的结合能，其具有代表棱柱位错环的弛豫原子结构。这表明，由19个空位形成的那些小的空位棱柱环是稳定的，从而提供了对铝中这些缺陷的成核尺寸的见解。
2015-06-09 cond-mat.mtrl-sci
Point defects and p-type conductivity in Zn/1-x/Mn/x/GeAs/2/
本文用正电子湮没谱研究了低Mn含量（0 < x < 0.042）的Zn/1-x/Mn/x/GeAs/2/晶体中的点缺陷，这些点缺陷具有无序的锌钛矿和黄铜矿结构。在我们的样品中，当载流子浓度为1 E19 < n <1 E21 cm^-3时，带负电荷的空位和非开体积缺陷对高p型电导率的作用也进行了讨论。观察到中性As空位、带负电荷的Zn空位和浓度约为1 E16 - 1 E18 cm^-3的非开体积缺陷，这些缺陷随着合金中Mn含量的增加而增加。所观察到的缺陷浓度不足以对我们的晶体的强p型导电性负责。因此，我们认为，其他类型的缺陷，如扩展缺陷，有很强的影响，对Zn 1-xMnxGeAs 2晶体的导电性。
2014-04-04 cond-mat.mtrl-sci
Thermodynamic stabilization and electronic effects of oxygen vacancies at BiFeO$_3$ neutral ferroelectric domain walls
本文通过第一性原理模拟量化了BiFeO$_3$中性铁电畴壁处氧空位的热力学稳定性和电子效应，发现空位在畴壁处具有高达0.3 eV的能量优势并诱导小极化子态，为畴壁导电和缺陷工程提供了定量基础。
2025-07-16 cond-mat.mtrl-sci
Combined volumetric, energetic and microstructural defect analysis of ECAP-processed nickel
采用差示扫描量热法（DSC）和差示扫描量热法（DSC）研究了不同温度下等径角挤压（ECAP）超细晶镍的缺陷退火过程。可以检测不同的缺陷类型和过程，例如空位、位错、晶界和晶界弛豫。它们可以由于其独特的动力学而被区分，如在线性加热期间释放过量体积和过量热量所揭示的。结合微观结构的详细表征对数据进行量化。导出了ECAP处理镍中空位浓度、位错密度、晶界膨胀和晶界膨胀过量的数值。
2015-10-10 cond-mat.mtrl-sci
Energetics and electronic structure of native point defects in $α$-Ga2O3
我们报告的第一性原理计算，澄清的形成能量和电荷跃迁水平的原生点缺陷（Ga和O空位，晶体，和Ga空位-O空位对）在双晶结构的$α$ -Ga 2 O 3。无论是在富Ga还是富O生长条件下，当费米能级分别接近导带和价带边缘时，负电荷的Ga空位和正电荷的Ga间隙分别占主导地位。这些缺陷将分别补偿载流子电子和空穴。富Ga条件相对抑制Ga空位的形成，因此适合于$α$ -Ga 2 O 3的非本征n型掺杂。
2019-06-10 cond-mat.mtrl-sci
Energetics of point defects in aluminum via orbital-free density functional theory
在无轨道密度泛函理论的框架下，采用超原胞近似方法，系统地研究了铝中各种点缺陷（包括空位和自发光）的形成能和迁移能.特别地，对有限尺寸效应和各种动能密度泛函的精度进行了检验，计算结果表明，随着超原胞的增大，有限尺寸效应引起的误差呈指数减小。值得注意的是，自介电体的形成能比空位的形成能收敛得慢得多。通过选取合适的动能密度泛函，计算结果与已有的实验数据和具有精确动力学项的Kohn-Sham密度泛函理论的计算结果符合得很好.
2016-11-23 cond-mat.mtrl-sci
Energetics of intrinsic point defects in ZrSiO$_4$
本文用第一性原理计算研究了锆石中本征点缺陷的形成能、电子和空穴亲合势以及电子能级。得到了带电晶体、空位、Frenkel对和反位缺陷的原子结构。高浓度的点缺陷的限制，相关的使用这种材料在核废料固定，研究了可变的晶格弛豫，可以模拟辐射损伤引起的肿胀。采用较大的晶胞和固定的晶格参数模拟了低浓度缺陷的极限。利用已知的锆英石与硅的界面处的能带偏移值，我们分析了缺陷对用作金属氧化物半导体器件中的栅极的锆英石的电子性质的可预见的影响。
2004-10-28 cond-mat.mtrl-sci
Point Defects in Two-Dimensional RuCl3
本文通过第一性原理计算研究了单层α-RuCl3中的点缺陷，发现Cl空位、Ru空位和氧替位缺陷最稳定，并揭示了它们对磁构型的选择性影响及光学识别特征。
2023-05-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Defect Imaging and Detection of Precipitates Using a New Scanning Positron Microbeam
我们报道了一种新研制的基于高强度正电子源NEPOMUC正电子三重慢化的扫描正电子微束。为了提高亮度，应用具有$100\,$ nm薄Ni（100）箔和9.6%效率的再减载单元以将束斑的面积减小60倍。以这种方式，在$19\times19\,$ mm $^{2}$的大扫描范围内实现了具有$33\,μ$ m的横向分辨率的缺陷光谱。此外，使用多普勒展宽光谱（DBS）的2D缺陷成像被证明是在不到两分钟的异常短的测量时间内进行的$1\times1$毫米$^{2}$（$100\times100\,μ$ m $^{2}$）的区域与$250\,μ$ m（$50\,μ$ m）的分辨率。采用空间分辨率高的同步DBS技术，研究了高强时效铝合金（AlCu 6 Mn，EN AW-2219 T87）激光焊缝中的缺陷结构。缺陷分布的可视化显示了原材料和焊接区之间的急剧过渡以及非常小的热影响区。在接收态材料中检测到空位状缺陷和富Cu沉淀物，并且在较小程度上在焊缝的过渡区中检测到空位状缺陷和富Cu沉淀物。最值得注意的是，在焊缝的中心没有形成Cu-空位复合物的空位，并且可以清楚地识别晶格中的Cu原子的溶解，即形成过饱和溶液。
2017-08-15 cond-mat.mtrl-sci
Thermal vacancies in close-packing solids
基于Stillinger的版本的细胞簇理论，我们推导出一个表达式的平衡浓度的热单空位在固体中，它允许一个透明的解释的空位体积和能量/熵的一部分，在相应的吉布斯空位形成能$ΔG_{\rm v}$。对于硬球和Lennard-Jones模型体系的紧密堆积晶体，计算结果与模拟结果吻合很好，通过嵌入原子方法（EAM）应用于金属，揭示了$ΔG_{\rm v}$随温度变化对EAM势细节的强烈敏感性。我们截断的细胞簇系列允许近似的，但直接测量的晶体自由能和空位浓度的胶体模型系统中使用激光镊子。
2013-11-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Universal Stability of Ga Split Vacancies across α-, β-, and κ-Ga2O3 Polymorphs: A Machine-Learning Accelerated Study
School of Mathematics and Physics, Queen’s University Belfast（贝尔法斯特女王大学数学与物理学院）；European Theoretical Spectroscopy Facility（欧洲理论光谱设施）
通过机器学习势加速发现非局域缺陷重构，结合HSE06杂化密度泛函精确计算，发现分裂空位是β、α和κ相Ga2O3多晶型中基态空位，且比简单空位更稳定，而Hf和Si施主效率受分裂空位补偿限制，贫氧生长是抑制缺陷实现高n型电导的普适条件。
2026-05-27 cond-mat.mtrl-sci
Vacancy localization effects on MX2 transition metal dichalcogenides: a systematic ab-initio study
本文通过系统性从头算研究MX2过渡金属二硫属化物的空位形成能量与空位态局域化，揭示硫属空位更易形成、后过渡金属空位可诱导局域磁矩，并阐明局域化对空位态数量、色散及SOC劈裂的支配作用。
2022-05-06 cond-mat.mtrl-sci
Exhaustive characterization of modified Si vacancies in 4H-SiC
碳化硅中的带负电荷的硅空位（$\mathrm{V_{Si}^-}$）是量子应用中被充分研究的点缺陷。与此同时，对系综光致发光和电子顺磁共振测量的仔细检查揭示了丰富的相关但迄今尚未识别的信号。在这项研究中，我们寻找4 H-SiC中的缺陷，解释了自动缺陷分析和鉴定（ADAQ）工作流程生成的缺陷数据库中的上述磁光信号。这项研究只揭示了一类在数据中表现出类似硅空位性质的原子结构：在距离硅空位亚纳米距离内的碳反位（$\mathrm{C_{Si}}$）仅轻微改变后者，而不影响电荷或自旋状态。这样的微扰在能量上是有界的。我们认为形成的$\mathrm{V_{Si}^-+C_{Si}}$到2 nm的距离，并报告其零声子线和零场分裂值。此外，我们在硅空位区进行高解析度的光致发光实验，发现大量的发光线。比较我们的计算和实验结果，几个配置显示出很大的一致性。我们的工作证明了在量子应用中搜索缺陷的高吞吐量结果数据库的有效性。
2022-10-19 cond-mat.mtrl-sci
As vacancies, Ga antisites and Au impurities in Zincblende and Wurtzite GaAs nanowire segments from first principles
本文利用密度泛函理论计算了GaAs纳米线中的点缺陷。这些问题主要来自于纳米线在不同于用于薄膜或块状GaAs的条件下的生长，例如锌钛矿和纤锌矿多型体的共存、金颗粒作为催化剂的使用以及砷限制的生长制度。因此，我们对ZB和WZ GaAs晶体中As空位、Ga_As反位和Au杂质进行了密度泛函计算。我们的研究结果表明，砷空位可以扩散的ZB GaAs晶体内的迁移势垒为~1.9 eV。在WZ GaAs中，发现As空位扩散是各向异性的，在ab平面中具有1.60至1.79 eV的低势垒（取决于掺杂条件），而沿着c轴扩散具有2.07至2.44 eV的较高势垒。Au杂质的形成能一般比As空位或Ga_As反位的形成能低得多。因此，Au杂质将是Au催化纳米线生长中形成的主要缺陷。此外，我们发现，它是积极更有利的1至2 eV的Au杂质取代晶格Ga原子比晶格As原子在GaAs中。发现在ZB GaAs中的晶格Ga原子的Au替代缺陷在带隙的下半部分中产生电荷转移能级。当我们计算的能级为E_v + 0.22eV时，考虑到密度泛函的不精确性，我们的计算结果与实验结果（E_v + 0.4eV）符合得很好。
2013-01-30 cond-mat.mtrl-sci
Impact of Residual Carbon Impurities and Gallium Vacancies on Trapping Effects in AlGaN/GaN MIS-HEMTs
研究了残留C杂质和Ga空位对AlN/AlGaN/GAN金属绝缘体半导体高电子迁移率晶体管动态不稳定性的影响。二次离子质谱，正电子湮没光谱，稳态和时间分辨的光致发光（PL）的测量已与电气特性和电流瞬态分析。研究了黄光发光与C-和Ga空位浓度的相关性。时间分辨PL表明C $_{\mathrm{N}}$ O $_{\mathrm{N}}$复合物是YL的主要来源，而Ga空位或与C的相关复合物似乎不起主要作用。器件的动态性能被发现是显着依赖于靠近晶体管的沟道的C浓度。此外，YL的幅度被发现是在协议的阈值电压漂移和导通电阻退化。GAN缓冲层的陷阱分析表明，所有样品的表观活化能为$\sim$ 0.8 eV，指出一个共同的主导捕获过程，生长参数只影响陷阱中心的密度。据推断，捕获过程很可能是直接相关的C为基础的缺陷。
2020-02-05 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Defect analysis of the $β$- to $γ$-Ga$_{2}$O$_{3}$ phase transition
本研究通过多种方法分析了Ga₂O₃从β相到γ相相变过程中缺陷的变化及晶体质量。
2025-10-01 cond-mat.mtrl-sci
Impact of point defects on the electronic structure of paramagnetic CrN
本文介绍了顺磁性立方CrN $_x$的第一性原理计算，目的是提供更深入的了解最近发表的透射电子显微镜为基础的研究，这种材料。在几种类型的点缺陷，这可能会导致在N-缺乏材料，N空位被发现是积极的Cr间隙和反网站的首选。计算了不同N空位浓度的CrN $_x$中N K边跃迁的电子能量损失近边结构，得到了与实验观察相同的趋势。电子结构的分析表明，减少从Cr网站的N空位含量增加的电荷转移，从而增加了缺陷材料的金属特性。最后，电子结构被发现是强烈依赖于当地的环境（即存在的N空位）。
2014-10-13 cond-mat.mtrl-sci
Interaction of monoclinic ZrO$_2$ grain boundaries with oxygen vacancies, Sn and Nb -- implications for the corrosion of Zr alloy fuel cladding
本研究利用密度泛函理论比较单斜 ZrO$_2$ 平衡与亚稳晶界，揭示氧空位及 Sn、Nb 缺陷的不同偏聚和电子效应，以解释 Zr 合金燃料包壳腐蚀。
2023-11-08 cond-mat.mtrl-sci
Effect of Group-V Impurities on the Electronic Properties of Germanium Detectors: An Insight from First-Principles Calculations
本文利用杂化泛函密度泛函理论计算HPGe中的点缺陷，揭示V族P、As、Sb形成浅施主而N形成深陷阱，且其与Ge空位的复合物会形成深陷阱并损害探测器性能。
2025-07-23 cond-mat.mtrl-sci
Oxygen Point Defect Chemistry in Ruddlesden-Popper Oxides (La$_{1-x}$Sr$_{x}$)$_{2}$MO$_{4{\pm}δ}$ (M = Co, Ni, Cu)
用密度泛函理论研究了Ruddlesden-Popper氧化物（La $_{1-x}$ Sr $_{x}$）$_{2}$ MO $_{4{\pm}δ}$（M = Co，Ni，Cu）中氧点缺陷的稳定性，确定了它们的稳定位、电荷态和能量随Sr含量（$x$）、过渡金属（M）和缺陷浓度（δ）的变化关系.我们表明，占主导地位的O点缺陷可以改变氧化物，过氧化物，和空位。通常，增加$x$和M的原子序数使过氧化物相对于氧化物晶体稳定，以及使空位相对于过氧化物和氧化物晶体稳定;增加δ使氧化物晶体和空位不稳定，但几乎不影响过氧化物晶体。我们还表明，O 2 $p$带中心是这些材料的一个强大的描述符，并与所有的缺陷的形成能线性相关。从氧化化学和电子结构的角度解释了生成能随$x$、M和δ的变化趋势以及与O2 $p$带中心的相关性。
2016-06-09 cond-mat.mtrl-sci
The role of stoichiometric vacancy periodicity in pressure-induced amorphization of the Ga2SeTe2 semiconductor alloy
我们观察到，压力诱导的非晶化的Ga 2SeTe 2（一个III-VI族半导体）是直接影响其本征缺陷结构的周期性。具有周期性和半周期性二维空位结构的样品在10-11 GPa左右变为非晶，而具有非周期性结构的样品在7-8 GPa左右变为非晶。其结果是通过化学计量空位的重排而不是调整其浓度来改变材料相变特性的一个显著实例。基于我们的实验结果，我们认为，周期性的二维空位结构的Ga 2SeTe 2提供了一个积极的首选晶格，是不容易崩溃下施加的压力。这是通过第一性原理电子结构计算证实，这表明，在静水压力下的III-VI结构的能量稳定性是高度依赖于本征空位的配置。
2014-06-16 cond-mat.mtrl-sci
Effects of the surface termination and oxygen vacancy positions and on LaNiO$_{3}$ ultra-thin films: First-principles study
当LaNiO $_3$膜的超薄层的膜厚度变得小于几个晶胞（u.c.）时，氧空位的形成及其对相关电子结构的影响很少被研究。本文采用密度泛函理论+U（DFT+U）方法研究了LaNiO $_3$超薄膜的表面终止和氧空位位置对其电子性质和空位能量的影响.我们发现，在具有NiO $_2$终止表面（0.5 μ c.和1.5u.c.厚度），并且面内空位比面外空位在能量上有利。当允许两个空位位置时，Ni正方形平面几何形状在大多数情况下在能量上更稳定，因为两个氧空位倾向于留在Ni离子附近。NiO $_2$封端结构的面内空位是有利的，因为由于氧空位而释放的电荷可以容易地容纳在$d_{x^2-y^2}$轨道中，该轨道比$d_{z^2}$轨道占据少。值得注意的是，在DFT+U中，含有Ni正方形平面几何形状的氧空位结构变成绝缘状态，具有1.2eV的相当大的带隙，因为正方形平面中的$d_{z^2}$和$d_{x^2-y^2}$轨道之间的大的晶场分裂有利于绝缘状态，并且由于强的电子相关性，在其他Ni位点中诱导Mott绝缘状态。
2022-07-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Atomic Scale Ordering of Sulfur Vacancies Enhances Charge Transport in Monolayer MoS$_2$
Istituto per lo Studio dei Materiali Nanostrutturati (ISMN) - Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR)（纳米结构材料研究所-意大利国家研究委员会）；University of Jena（耶拿大学）
该研究以单层MoS₂硫空位为对象，通过多类计算证实原子级有序空位排布可显著提升电荷传输性能，确立了缺陷排布作为二维材料设计的核心原则。
2026-08-06 cond-mat.mtrl-sci
Influence of native defects on magneto-optoelectronic properties of $α$-MoO$_{3}$
本研究通过第一性原理DFT计算探究本征缺陷对$α$-MoO$_{3}$磁光电性质的影响，明确了不同空位的形成难易、对带隙与磁矩的作用及室温稳定性，为相关器件设计提供了理论依据。
2023-06-08 cond-mat.mtrl-sci
Electronic properties of nickelate superconductor R3Ni2O7 with oxygen vacancies
本文研究了氧空位对La3Ni2O7电子结构的影响，发现VO使Ni dz2轨道完全填充并改变轨道跃迁符号，可能损害超导电性，并提出Ce3Ni2O7因VO浓度更低而更具潜力。
2023-12-03 cond-mat.mtrl-sci
Computationally Predicted Electronic Properties and Energetics of Native Defects in Cubic Boron Nitride
本研究采用第一性原理方法结合半局部和介电混合泛函，全面分析了立方氮化硼中九种本征点缺陷的结构、电子特性及能量稳定性，并成功将 2.5 和 2.8 eV 处的光致发光峰分别归因于 N$_{\ m B}$ 和 B$_{\ m i}$ 缺陷。
2024-02-13 cond-mat.mtrl-sci
Clustered vacancies in ZnO: Chemical aspects and consequences on physical properties
ZnO中点缺陷的化学性质，它们的偏析，簇或复合物的形成是一个重要的研究领域。在这份报告中，1.2 MeV的Ar离子束被用来将颗粒ZnO中的缺陷。用XPS、PL和Raman光谱研究了辐照能量密度为1 x 10^14和1 x 10^16 ions/cm 2时缺陷态的演化。XPS研究表明，在Ar离子辐照的ZnO中存在氧空位（VO）。Zn（LMM）俄歇谱清楚地识别出辐照样品中涉及金属锌的跃迁。所有样品的10 K光谱中都可见IZn相关浅施主束缚激子（DBX）的强PL发射。虽然整体PL大大减少与辐照无序，DBX强度增加的最高通量辐照样品。拉曼光谱研究表明，高能离子束对锌和氧亚晶格都有损伤。从涉及VO，IZn和IO的缺陷复合物的代表性拉曼模式是可见的照射后，与中间通量。注量的进一步增加在某种程度上显示了无序的均匀化。对于该样品还注意到电阻的巨大降低。当然，高辐照能量密度诱导的常规（和高电阻）的颗粒状ZnO的晶界（GB）结构的定性修改。低电阻路径，涉及IZn相关的浅施主，跨越GB可以被假定为解释电阻降低。随着辐照能量密度的增加，开孔体积（VZn和VO）越来越多地聚集，最终转化为空洞。结果作为一个整体已经阐明了一个模型，强调可能的演变新的缺陷的微观结构，是明显不同的GB相关的障碍。在此基础上，对无序ZnO中常见的辐射硬度、着色和铁磁性等现象给出了定性解释。
2017-10-10 cond-mat.mtrl-sci
Co-evolution of point defects and Cr-rich nano-phase in binary Fe-20 at.% Cr alloy: A comprehensive investigation using positron annihilation spectroscopy and atom probe tomography
本研究通过APT和PAS联合探测，揭示点缺陷在Fe-20 at.% Cr合金α'相分离中全程起关键作用，空位-Cr复合物促进形核并影响硬度，时效后期空位迁移消除，形成无缺陷析出物。
2022-05-06 cond-mat.mtrl-sci
Native defects, hydrogen impurities, and metal dopants in CeO$_2$
本研究通过杂化密度泛函计算，揭示了CeO2中本征缺陷、氢杂质及金属掺杂的行为，阐明了电子极化子与氧空位的主导作用及掺杂对导电性的影响。
2025-08-29 cond-mat.mtrl-sci
In2O3 doped with hydrogen: electronic structure and optical properties from the pseudopotential Self-Interaction Corrected Density Functional Theory and the Random Phase Approximation
讨论了类赝势自相互作用修正（pSIC）在In 2 O3缺陷能量学和电子结构研究中的适用性.我们的研究结果预测，替代（在氧位点）和间隙（在反键位置）氢，以及氧空位与电荷+1和+2，是稳定的配置的缺陷立方In 2 O 3;前者形成浅层次（仅作为替代缺陷），而后者形成深层次。用pSIC计算的能带结构与实验数据吻合得很好。特别是，无缺陷的In 2 O3的间隙为2.85 eV，这与实验范围2.3-2.9 eV相当。pSIC结果还指出了从间接间隙到直接间隙的变化，这取决于掺杂。在有关的光学性质，在无规相位近似，它示出，它们主要是由氧空位的存在下的影响。
2015-11-23 cond-mat.mtrl-sci
An Ab Initio Investigation on the Electronic Structure, Defect Energetics, and Magnesium Kinetics in Mg$_3$Bi$_2$
本文对Mg $_3$ Bi $_2$进行了从头算研究。通过结合DFT（PBE，HSE 06）和$G_0W_0$的电子结构计算，我们发现Mg $_3$ Bi $_2$可能是一种小带隙半导体.基于DFT的缺陷形成能表明，镁空位可能形成在这种材料中，相对论自旋轨道耦合显着降低缺陷形成能。我们表明，过渡态搜索方法的基础上的混合本征矢量跟踪方法可以有效地用于搜索的过渡态的情况下，其中包括完整的自旋-轨道耦合。通过这种混合本征矢量以下的方法发现镁迁移势垒表明，自旋-轨道耦合也降低了迁移势垒，降低到0.34 eV的值与自旋-轨道耦合。最后，最近的实验结果Mg扩散的DFT结果进行了比较，并显示出良好的一致性。这项工作表明，空位缺陷和列入计算中的相对论自旋轨道耦合有深远的影响，在这种材料中的镁扩散。它还揭示了相对论自旋轨道耦合在研究重元素起关键作用的类似电池系统中的重要性。
2018-07-27 cond-mat.mtrl-sci
First-principles study of intrinsic and hydrogen point defects in the earth-abundant photovoltaic absorber Zn3P2
本研究通过杂化泛函第一性原理计算揭示Zn3P2中锌空位是p型掺杂主要来源，并指出贫锌富磷条件会促进有害深能级缺陷形成，同时发现氢杂质对电学性质有轻微改善作用。
2023-06-23 cond-mat.mtrl-sci
New insight into quantifying vacancy distribution in self-ion irradiated tungsten: a combined experimental and computational study
本文提出基于正电子湮灭谱学结合密度泛函理论与模拟退火算法的新方法，定量提取钨中自离子辐照诱导的空位团簇浓度分布，揭示了高温辐照下透射电镜不可见的高浓度小空位团簇，并证实需引入氧-空位复合体以准确复现实验数据。
2024-11-20 cond-mat.mtrl-sci
On the detection and classification of material defects in crystalline solids after energetic particle impact simulations
我们提出了一种类似指纹的方法来分析高能粒子辐照后的材料缺陷，通过计算一个给定的样品的每个原子的旋转不变的描述符向量。对于有序固体，这种新方法易于使用，不需要极端的计算资源，并且在很大程度上独立于样品材料和样品温度。作为说明，我们应用该方法的分子动力学模拟的氘代和原始钨晶格在300 K使用初级撞击原子（PKA）的1 keV的不同速度方向，以模拟中子轰击过程。的W原子的数量，碰撞级联后的影响，已被量化与所提出的方法。首先，原子在规则的晶格位置，以及常见的缺陷类型，如晶体和空缺已确定使用预先计算的描述符向量。主成分分析（PCA）被用来识别以前忽略的缺陷类型，并得出相应的本地原子结构。氘代和原始钨样品的辐照效应的比较表明，氘代样品表现出一贯比原始的更多的缺陷。
2019-09-02 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
First-principles electrostatic potentials for reliable alignment at interfaces and defects
不同原子组态之间的静电势的对准对于跨界面的能带偏移和带电缺陷的形成能的第一性原理计算是必要的。然而，这种潜在的强烈振荡，在原子尺度上的对齐具有挑战性，特别是当原子的几何形状发生很大变化，从散装附近的缺陷和接口。我们介绍了一种方法来抑制这些强烈的振荡，通过消除在每个原子的潜力深井。我们证明，这种方法大大提高了系统大小的收敛依赖于排列的静电势，包括带偏移在固液界面，在固体和固体表面在真空中的带电空位的形成能的第一性原理预测的范围很广。最后，我们使用这种方法结合连续溶剂化理论来研究在固液界面的带电空位的能量。我们发现，在水中的NaCl（001）表面的例子中，溶剂化减少了带电空位的形成能量0.5 eV：由于分子动力学方法的计算成本，这个重要的影响的计算以前是不切实际的。
2017-02-27 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
First principles and scanning tunneling spectroscopical evidences for thermodynamically stable "on-top" sulfur divacancy in monolayer WS$_{2}$
本文通过第一性原理计算与扫描隧道谱，证明单层WS₂中两个硫空位上下叠置的双空位构型是唯一热力学稳定的复合体，结合能为160 meV，并观察到140 meV的未占据态移动作为谱学证据。
2025-09-23 cond-mat.mtrl-sci
CBVB-nH complexes as prevalent defects in metal-organic vapor-phase epitaxy-grown hexagonal boron nitride
Warsaw University of Technology（华沙理工大学）；Center for Physical Sciences and Technology (FTMC)（物理与工程技术中心）
研究通过从头计算探讨了CBVB-nH复合物的热力学稳定性及光学性质，揭示其在氮气富集条件下形成机制，并解释了1.90 eV和2.24 eV发射峰的起源。
2025-10-15 cond-mat.mtrl-sci
On the classification and quantification of crystal defects after energetic bombardment by machine learned molecular dynamics simulations
由于等离子体与环境的直接相互作用，需要对面向等离子体材料（PFM）的损伤进行分析，以构建下一代核机器，其中钨已被提议作为候选材料。在这项工作中，我们使用机器学习的原子间势进行分子动力学（MD）模拟，基于高斯近似势框架，在原始W晶格中模拟更好的中子轰击机制。MD潜力的训练，以再现现实的短程动力学，液相，和材料的重结晶，这是重要的碰撞级联。点缺陷的形成是量化和分类的描述符矢量（DV）为基础的方法，这是独立的样品温度及其成分，只需要适度的计算资源。空位的位置由k-d-tree算法计算。在W样品中的损伤的分析相比，由EAM Finnis-Sinclair和Tersoff-ZBL电位得到的结果，在样品温度为300 K和初级撞击原子（PKA）的能量范围为0.5-10千电子伏，其中一个很好的协议与报告的数量的Frenkel对观察。我们的研究结果提供了关于机器学习MD模拟相对于标准模拟的优点和局限性的信息。哑铃和crowdion缺陷的形成作为PKA的函数进行了讨论。
2019-10-26 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.comp-ph
