Defect-induced localization of information in 1D Kitaev model
本文用精确对角化研究含三类局部键缺陷的一维Kitaev模型，通过自旋关联与OTOC发现信息在缺陷处被俘获局域化，可用于缺陷检测与表征。
2024-01-27 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Optimizing surface defects for atomic-scale electronics: Si dangling bonds
利用扫描隧道显微镜探测表面缺陷是原子尺度电子学和量子信息技术应用的一个有前途的平台。使用第一性原理计算，我们演示了如何设计氢化Si（100）表面上的悬挂键（DB）缺陷，这会产生可用于原子级器件的孤立杂质态。特别是，我们表明，样品厚度和双轴应变可以作为控制参数来设计DB缺陷的电子性能。而在厚的Si样品中，中性DB状态与体价带共振，双金属样品（1-2 nm）导致间隙中的隔离杂质状态;对于DB对和DB线观察到类似的行为。应变进一步将DB与价带隔离，应变响应严重依赖于样品厚度。这些发现为电子和量子信息应用提供了调整表面缺陷性质的新方法。最后，我们提出了一个一致的和统一的解释，在文献中提出的DB缺陷氢化硅表面，合理化不同的实验和模拟之间的明显差异。
2017-07-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Influence of Local Defects on the Dynamics of O-H Bond Breaking and Formation on a Magnetite Surface
氢原子在氧化物载体上的迁移在许多催化反应中起着重要的作用。本文研究了H/Fe_3O_4（001）在295 ~ 382 K之间的动力学行为。通过扫描隧道显微镜在高达19.6 fps的帧速率，我们观察到相邻的Fe行上的两个O原子之间的H的热激活开关。这种开关速率的变化接近缺陷，解释为密度泛函理论的Fe-O晶格中的畸变缩短的diffusion pathway. Quantitative分析产生的原始表面上的0.94 +/- 0.07 eV的表观活化势垒。目前的工作突出了局部技术的重要性，在有缺陷的表面，如氧化物支持的原子尺度动力学的研究。
2019-07-30 cond-mat.mtrl-sci
Floating bonds and gap states in a-Si and a-Si:H from first principles calculations
本文用赝势从头计算方法详细研究了a-Si和a-Si：H中五配位（T_5）缺陷的电子结构，以及它们的形成和氢化过程中的演化。原子投影态密度（DOS）和对价电荷分布的精确分析清楚地表明了T_5缺陷通过它们的近邻对产生带隙态的基本贡献。与氢的相互作用可以降低能隙中的态密度，消除T_5缺陷。
1999-06-15 cond-mat.mtrl-sci
Understanding defects in amorphous silicon with million-atom simulations and machine learning
本研究利用百万原子量子精度模拟与机器学习，统一分类非晶硅缺陷，修正浮动键模型并发现五重配位缺陷聚集，为无序材料缺陷理解提供新视角。
2023-08-31 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Correlated disorder in a well relaxed model binary glass through a local SU(2) bonding topology
定量地理解松弛玻璃态结构的微观约束是发展非晶态固体结构演化和塑性的微观理论的关键。在这里，我们证明了这样一个理论的适用性的局部键合约束D。R. Nelson [Phys.Rev.B28，5515（1983）]，用于经历了跨越10微秒物理模拟时间的等温退火模拟的模型二元Lennard-Jones玻璃结构。通过引入一个修改后的自由基Voronoi镶嵌，消除了一些模糊性，在最近的邻居债券如何枚举，它被发现，一个大比例（$>95\%$）的本地原子环境遵循的连接规则的SU（2）拓扑结构的纳尔逊的工作，导致在一个密集的网络的向错线特征的缺陷债券。此外，它是数字显示，低能量玻璃结构对应于降低水平的键长挫折，从而最小缺陷的键缺陷网络。然后证明，这样的缺陷网络提供了一个框架，在其中分析热激活的结构激发，揭示那些高能量/低密度区域不遵循的连接性约束更有可能进行结构重排，往往会导致局部松弛，以创建新的SU（2）局部拓扑内容结束。
2020-07-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Relation between the strength and dimensionality of defect-free carbon crystals
在从头计算的基础上，得到了一维、二维和三维碳晶体中原子间键的强度。结果表明，随着晶体维数的降低，原子键强度几乎呈线性增加。确定了晶体强度随维数减小而增大的原因是原子配位数减少和原子键方向夹角增大。根据这些数据，证实了一维晶体具有最大强度，碳炔的强度是材料强度的绝对上限
2015-04-01 cond-mat.mtrl-sci
A microscopic description of light induced defects in amorphous silicon solar cells
使用量子和经典的计算方法相结合，我们在非晶硅的电子结构模型，以获得负责太阳能电池的光致退化的微观原子配置的理解。我们证明，应变硅键的区域可能是重要的悬空键为载流子的陷阱。此外，我们的研究结果表明，缺陷优先形成时，在非晶硅中的区域包含一个洞和光诱导激发。这些结果与实验观察到的温度、时间和压力的令人困惑的依赖关系一致。
2008-07-08 cond-mat.mtrl-sci
Dangling bonds in a-Si:H revisited: A combined Multifrequency EPR and DFT Study
用多频脉冲电子顺磁共振（EPR）谱研究了未掺杂氢化非晶硅（a-Si：H）中的顺磁配位缺陷。在高磁场下，谱分辨率的提高揭示了g张量的菱形分裂，其主值为：g_x=2.0079，g_y=2.0061和g_z=2.0034，并显示出明显的g应变，即，主要的价值是广泛分布的。此外，多频方法产生精确的^{29}Si超精细数据。密度泛函理论（DFT）对26个计算机生成的a-Si：H悬挂键模型的计算得到的g值接近实验数据，但偏离超精细相互作用值。我们发现，在a-Si：H的顺磁配位缺陷更离域比计算机生成的悬挂键缺陷，并讨论模型来解释这种差异。
2011-09-17 cond-mat.mtrl-sci
Correlated defects, metal-insulator transition, and magnetic order in ferromagnetic semiconductors
从理论上研究了无序对铁磁III-V族半导体，特别是（Ga，Mn）As中输运和磁化强度的影响。我们表明，库仑引起的缺陷位置的相关性是至关重要的这些高度补偿材料的运输和磁性。我们采用蒙特卡罗模拟来获得相关的缺陷分布。精确对角化给出了合理的结果的价带空穴的光谱和金属-绝缘体的过渡，只有相关的障碍。最后，我们表明，平均场磁化强度也依赖于关键的缺陷相关性。
2002-09-06 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Deuteration removes quantum dipolar defects from KDP crystals
本研究通过全原子路径积分分子动力学模拟揭示KDP与DKDP性质差异的微观机制，发现质子隧穿产生的偶极缺陷在KDP中持续存在而在低温DKDP中消失，解释了二者极化、熵及热容的差异，该机制适用于整个KDP族晶体。
2024-04-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Local magnetic structures induced by inhomogeneities of the lattice in S=1/2 bond-alternating chains and response to time-dependent magnetic field with a random noise
本文用量子MonteCarlo方法和精确对角化方法研究了S=1/2键交替链中晶格不均匀性的影响。我们采用交替顺序中的缺陷作为不均匀性，我们称之为“键杂质”。在基态和极低温度下研究了键杂质引起的局域磁结构。局域磁结构可以看作是一个有效的S=1/2自旋，局域磁结构之间相互作用的减弱导致了低能的准简并态。我们还研究了键杂质之间的作用力，发现这种作用力一般是吸引力。我们还研究了局域磁结构的动力学性质。虽然当地的磁性结构的行为作为一个孤立的S=1/2自旋的响应时间相关的均匀场，它被发现是强大的对随机噪声的影响施加在每个站点单独在扫描字段。
2000-05-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Self healing of vacancy defects in single layer graphene and silicene
利用第一性原理计算研究了石墨烯和硅烯中空位缺陷的自修复机制。我们研究了吸附原子的吸附、扩散、空位的形成，揭示了单层石墨烯和硅烯的单、双和三空位愈合的原子机制。硅原子吸附在硅烯的顶位上，通过推动下面的一个硅原子形成哑铃状结构。石墨烯中的单空位的非对称重构是通过两个悬挂键的重新键合和通过剩余的不饱和悬挂键获得显著的磁矩而引起的。在硅烯中，围绕单个空位的三个二重配位原子通过重新键合变为四重配位原子。通过新键形成获得的能量成为重建的驱动力。在外界原子的供给下，石墨烯的空位缺陷在完全愈合的同时，硅烯空位在愈合的过程中会形成Stone-Wales缺陷。通过重构空位缺陷来改变悬浮的单层石墨烯和硅烯的电子和磁性。
2013-08-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Atomic and electronic structures of a vacancy in amorphous silicon
局部地，在良好退火的非晶硅中的原子结构看起来类似于晶体硅。我们在这里解决的问题是否点缺陷，特别是空位，在非晶硅也类似于晶体。从密度泛函理论计算大量的几乎无缺陷的配置，放松后，原子已被删除，我们得出的结论是，几乎没有相似之处。该分析是基于形成能，弛豫能，键长，键角，Voronoporous体积，配位，原子电荷和电子间隙状态。所有这些量在非晶硅中跨越一个大的和连续的范围，而原子的去除导致形成一到两个键缺陷和局部原子密度的降低，键合网络的弛豫是非常有效的，并且空位的签名通常不同于晶体中的空位。
2019-12-19 cond-mat.mtrl-sci
Electrically detected magnetic resonance of carbon dangling bonds at the Si-face 4H-SiC/SiO$_2$ interface
基于SiC的金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）在电力电子应用中具有重要意义。然而，在SiC/SiO $_2$界面处的电活性缺陷降低了器件的理想性能。相关的微观缺陷可以通过电子顺磁共振（EPR）或电检测磁共振（EDMR）来识别。这有助于确定制造工艺的哪些变化可能会导致器件性能和可靠性的进一步提高。EDMR测量显示，在不同处理的MOSFET中，尽管在测量的$g$ -因子中观察到一些差异，但具有非常相似的主导超精细（HF）光谱。在这里，不同的SiC MOSFET测得的HF光谱进行了比较，有人认为，在所有的设备中存在相同的主导缺陷。与模拟的C悬挂键（P $_\textrm{bC}$）中心和硅空位（V $_\textrm{Si}$）的光谱数据的比较表明，P $_\textrm{bC}$中心是一个更合适的候选人来解释所观察到的HF光谱。
2017-09-25 cond-mat.mtrl-sci
Quantification of the bond-angle dispersion by Raman spectroscopy and the strain energy of amorphous silicon
本文对非晶硅中键角色散与横向光学喇曼峰宽度之间的理论关系进行了深入的分析。结果表明，它们之间的差异大大减少时，这些幅度的统一定义。这种减少的分散在预测值的键角分散与广泛的协议，其稀缺的直接测定，然后用于分析部分放松纯a-Si的应变能。它的结论是，缺陷湮没没有明显的结构弛豫过程中减少a-Si的能量。相反，它可以占结晶能的一半，在无缺陷的a-Si中可以低至7 kJ/mol。
2008-09-08 cond-mat.mtrl-sci
Structure, stability and defects of single layer h-BN in comparison to graphene
我们通过分子动力学研究了单层h-BN的结构特性，并与石墨烯进行了比较。我们表明，Tersoff键序潜力开发BN的Albe，Moller和Heinig给出了一个热稳定的六方单层的弯曲常数κ = 0.54 eV，在T = 0。我们发现，晶格参数的非单调行为，原子间距离的膨胀和弯曲刚度随温度的增长是定性类似的石墨烯。相反，点缺陷的能量是非常不同的：而不是斯通威尔士缺陷，在h-BN中的两个最低能量的缺陷涉及一个断裂的键或一个N原子的平面外位移，形成一个四面体与三个B原子在平面上。我们提供的形成能和估计的能量障碍。
2013-02-21 cond-mat.mtrl-sci
Enhancing the bond strength in meta-crystal lattice of architected materials
由粉末床熔融金属增材制造技术生产的建筑材料提供了复杂结构层次的实现，这些结构层次模仿晶体塑性的原理，同时仍然是超轻量的，尽管存在根深蒂固的多尺度缺陷，包括由熔池中复杂的热机械瞬态引起的微观结构异质性。在这里，我们制造亚晶316 L不锈钢微晶格结构的选择性激光熔化过程中利用应变局部化机制，类似于位错滑移介导的塑性体结构。构建角度被观察到是产生缺陷的主要影响因素，并且固有空隙的存在是会破坏其作为机械超材料的结构性能的主要缺点。然而，在空间相关的位错网络和微偏析的细胞亚结构的形式的其他缺陷克服了强度-延展性的权衡，并使散装结构相比，包括传统的钢的其他工程材料。通过利用这种内在的强化机制，可以在采用冶金学的硬化原理的基础上增强（或控制）亚晶体的结合强度（即，支柱强度）以设计具有期望性质的材料。
2019-10-23 cond-mat.mtrl-sci
First-Principles Study on Leakage Current through Si/SiO$_2$ Interface
采用第一性原理计算，对Si/SiO $_2$界面层结构缺陷与漏电流的关系进行了理论研究.我发现通过悬空键的界面的漏电流比没有任何缺陷的界面大530倍，这预计会导致介电击穿。悬空键的方向与氧化物作为绝缘体的性能密切相关。此外，还证明了用氢原子终止悬空键对减小漏电流是有效的。
2009-05-04 cond-mat.mtrl-sci
A Defective Graphene Phase Predicted to be a Room Temperature Ferromagnetic Semiconductor
理论计算，基于混合交换密度泛函理论，被用来表明，在石墨烯的周期性阵列的缺陷产生铁磁基态在室温下意外大的缺陷分离。这是证明的缺陷，包括一个碳空位，其中两个悬挂键饱和与H原子。的磁耦合机制进行了分析，发现是由于在$π$电子系统相对于一个远程自旋极化的不稳定性，其特征在于在相邻的碳原子之间的自旋方向交替。$π$键的破坏在费米边缘打开了一个半导体间隙。能隙的大小和磁耦合强度是缺陷分离的强函数，因此可以通过改变缺陷浓度来控制。半导体的能隙和电子有效质量的位置是强烈的自旋依赖性，这是预期的结果在自旋不对称的输运性质的系统。因此，有缺陷的石墨烯片是一种非常有前途的材料，具有用于定制未来自旋电子器件特性的内置机制。
2008-02-12 cond-mat.mtrl-sci
Stone-Wales--type transformations in carbon nanostructures driven by electron irradiation
与Stone-Wales型变换相关的拓扑缺陷的观察（即，键旋转）与这些体系的平衡热力学不一致。在这里，通过结合像差校正HRTEM实验和原子模拟，我们表明，这种缺陷可以形成由单电子的影响，并显着，在电子能量低于原子位移的阈值。我们进一步研究了辐射驱动键旋转的机制，并解释了为什么在中等电子能量（\sim 100 keV）的电子辐照往往会使石墨烯非晶化而不是非晶化。我们还表明，通过模拟，斯通-威尔士缺陷可以出现在弯曲的石墨结构，由于辐射诱导的弗伦克尔缺陷的不完全重组，类似于在硅中的维格纳型缺陷的形成。
2011-05-09 cond-mat.mtrl-sci
High-fidelity simulations of CdTe vapor deposition from a new bond-order potential-based molecular dynamics method
CdTe是一种特殊的半导体材料，用于制造成本最低的太阳能电池，而CdTe基的Cd 1-xZnxTe合金是辐射探测应用的主要半导体材料。然而，材料目前实现的性能仍远低于理论预期。这是因为在CdTe晶体生长过程中容易形成的限制性质的纳米级缺陷在实验中难以探索。在这里，我们证明了键级势为基础的分子动力学方法的能力，用于预测在气相沉积模拟过程中的CdTe薄膜的晶体生长。这样的方法可以开始使得能够准确地探索在CdTe晶体的气相沉积期间产生的缺陷。
2012-06-19 cond-mat.mtrl-sci
Spin-filtering and Disorder Induced Giant Magnetoresistance in Carbon Nanotubes: Ab Initio Calculations
氮掺杂的碳纳米管可以在卟啉类缺陷上提供反应位点。众所周知，许多卟啉化合物中含有过渡金属原子，我们探索了氮掺杂碳纳米管中过渡金属原子与卟啉类缺陷的键合。用密度泛函理论和递归格林函数方法分析了体系的电子结构和输运性质。结果确定血红素B样缺陷（铁原子键合到四个氮）是最稳定的，并且对于单个缺陷具有更高的极化电流。在几百纳米长的纳米管中随机定位的血红素B缺陷的情况下，极化达到接近100%，这意味着有效的自旋过滤器。在这些长纳米管中还观察到无序感生的磁电阻效应，用非磁性电极计算的值高达20000%。
2011-07-25 cond-mat.mtrl-sci
Character of the reaction between molecular hydrogen and silicon dangling bond in amorphous SiO_2
在不同温度下原位研究了激光照射非晶SiO_2（二氧化硅）中产生的硅悬挂键缺陷（E'中心）的扩散H2钝化。结果表明，E'心与H_2反应的活化能为0.38eV，反应动力学不受扩散限制。并与前人对二氧化硅中另一个基本的顺磁点缺陷--非桥氧空穴中心的研究结果进行了比较。此外，提出了与文献数据的表面E'中心，嵌入在二氧化硅薄膜中的E'中心的反应性质，并与理论计算进行比较。特别地，与表面E'心与H_2的反应性质的密切一致导致得出这样的结论：体E'和表面E'的种类与它们与分子氢的反应性质是不可区分的。
2007-03-02 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Healing of a Topological Scar: Coordination Defects in a Honeycomb Lattice
本文提出蜂窝晶格生长边缘的二配位原子缺陷会引发五边形向错，其拓扑与化学特性的不匹配导致高斯曲率“振铃”效应，产生广阔愈合区域并可能催生半无限晶界。
2025-04-04 cond-mat.mtrl-sci
Coordination-resolved scoping of local bond relaxation and electron binding-energy shift
作为STM/S、U/XPS和APECS的补充，BOLS-NEP理论使ZPS（美国专利）能够提取与吸附原子、点缺陷、平台边缘、单层表皮、纳米晶体、杂质和界面相关的键弛豫和相关能量学、局域化、量子俘获和电子极化的原子、动态、局部和定量信息。蒸馏水无处不在地占据主导地位，并将推动化学和物理的不协调。
2015-01-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Comparison of analytic and numerical bond-order potentials for W and Mo
键级势（BOPs）是从紧束缚（TB）近似推导出来的，它提供了一个线性尺度的相互作用原子系统的能量和力的计算。虽然数值BOP涉及响应（格林）函数的数值积分，但能量和原子间力的表达式在解析BOP的形式体系内是解析的。在本文中，我们提出了一个详细的比较数值和分析BOP。我们使用已建立的bcc难熔金属W和Mo的参数化和测试结构的能量差异;四方，三方，六方和正交变形路径;点缺陷的形成能量以及声子色散关系。我们发现，对于能量的计算，数值和解析BOP通常非常一致。与数值BOP不同，解析BOP中的力正好对应于能量的负梯度。这使得有可能使用的分析BOP在动力学模拟，并导致改进的预测缺陷能量和声子相比，数值BOP。
2016-06-06 cond-mat.mtrl-sci
