Molecular dynamics simulations of the growth of thin amorphous hydrogenated carbon films on diamond surface
利用分子动力学模拟方法研究了CH2基团轰击金刚石(111)面所形成的无定形碳氢薄膜(a-C:H)的生长过程.结构分析表明局部结构（例如，C原子的第一配位数）的α-C：H的结构与氢的含量密切相关。入射自由基动能的增加导致a-C：H中氢含量的降低，从而改变了a-C：H中sp3键合碳原子的比例.
2014-11-26 cond-mat.mtrl-sci
Methods for color center preserving hydrogen-termination of diamond
本文研究在氢终止金刚石时保护近表面NV色心的方法，提出氮氢混合气体退火与无主动加热微波氢等离子体两种低损伤方案，并结合XPS、DFT和光致发光验证其效果。
2024-06-18 cond-mat.mtrl-sci
Study of depth profile of hydrogen in hydrogenated diamond like carbon thin film using ion beam analysis techniques
采用非对称电容耦合射频等离子体技术，在室温下，通过改变甲烷流量，在硅衬底上沉积了氢化类金刚石（HDLC）薄膜。这些薄膜在高真空和高温炉中进行退火。利用氟离子束与高密度脂蛋白的核反应中6.44 MeV的共振氢深度剖析了所制备和退火的高密度脂蛋白膜。所制备的薄膜表现出不均匀的深度分布的氢：它随深度而减少。真空退火导致薄膜中氢的大量脱附。轰击束也会引起氢的损失，尽管损失的比例要低得多。膜也经历了温和的碳损失，如质子背散射光谱所示，在高真空退火。氢在退火薄膜中的深度分布表明，在薄膜和衬底之间的界面附近存在石墨碳。
2013-11-29 cond-mat.mtrl-sci
First-principles investigation of hydrogen-related reactions on (100)--(2$\times$1)$:$H diamond surfaces
本文利用第一性原理计算和变分过渡态理论，全面分析了富氢气氛下氢钝化金刚石(100)表面的H自由基攻击与迁移机制，揭示了H空位各向异性迁移特性，并提供了不同温度和浓度下的氢覆盖统计描述。
2024-02-20 cond-mat.mtrl-sci
The submonolayer assembly of C60F48 surface acceptors on the hydrogen-terminated (100) diamond surface
本研究利用扫描隧道显微镜和X射线光电子能谱，表征了氢终止（100）金刚石表面上C60F48分子受体的亚单层组装，发现退火至90°C可使多层岛状结构转变为单一润湿层，并使转移掺杂引起的载流子密度降低20%。
2024-07-29 cond-mat.mtrl-sci
Hybrid density functional theory study on zinc blende GaN and diamond surfaces and interfaces: Effects of size, hydrogen passivation and dipole corrections
基于GAN的高电子迁移率晶体管在许多器件应用中显示出希望，这使得需要体、表面和界面电子特性的精确模型。我们在这里详细的混合密度泛函理论研究锌掺杂（zb）GAN和金刚石的体和表面性质，以及zb GAN在金刚石界面上使用平板超晶胞模型。提供的细节上的依赖性的电子特性相对于超晶胞尺寸，使用伪氢钝化底部GAN层，和偶极子校正。金刚石的大体积模量提供了GAN生长的模板结构，其中通过包含阳离子Ga吸附层来解释大的晶格失配。查看GAN的I型和II型表面和界面，示出了没有吸附层的zb GAN（II型）的不稳定性，其中增加的尺寸、伪氢钝化和偶极校正没有去除II型GAN中顶层和底层之间的伪相互作用。层依赖的态密度，局部电势差和电荷密度差表明，I型界面（与Ga吸附层）是稳定的，粘附能为0.704 eV/m2（4.346 J/m2）;有趣的是，金刚石电荷密度插入到GAN的第一层中，这是在金刚石上生长的纤锌矿GAN的实验中看到的。II型界面是不稳定的，这意味着，要形成一个稳定的，薄膜zb GAN和金刚石之间的接口，三甲基镓的分压必须加以控制，以确保Ga层存在于金刚石顶部的GAN薄膜的顶层和底层。我们相信，我们的研究结果可以揭示更好地了解GAN/金刚石多面界面存在于金刚石样品上的GAN过生长。
2021-10-18 cond-mat.mtrl-sci
Universal diamond edge Raman scale to 0.5 terapascal: The implication to metallization of hydrogen
最近在产生高达Terapascal值的静压方面的进展为研究具有不寻常特性的新材料提供了机会，例如氢的金属化和高温超导性。然而，对高于~0.3 Terapascal的压力的评估是一个挑战。我们报告了一个通用的高压规模高达~0.5 terapascal，基于与Au的状态方程相关的应力金刚石砧的拉曼边缘的移位，并且不需要额外的压力传感器。根据新的比额表，与现有比额表的外推法相比，压力值在约0.5千帕时大幅降低20%。我们比较了最高静压下H2的可用数据。我们表明，发病的建议金属化的分子氢报告不同的团体是一致的，当校正与新的规模，可以与各种理论预测。
2022-02-14 cond-mat.mtrl-sci
Effects of Proton Irradiation on Hole Carrier Transport in Hydrogen-Terminated Diamond Surfaces
在这封信中，我们报告的影响，氢终止的金刚石表面的质子辐照。我们研究了金刚石表面由于氢终止而形成的二维空穴气的电学行为。四个金刚石样品，其中两个用Al 2 O3钝化，另外两个未钝化，用2 MeV的质子以两种注量（0.5 × 10^14和1.0 × 10^14/cm ^2）辐照。在较高的质子注量下，空穴电导率降低，这归因于增强的空穴散射导致的迁移率降低。钝化和未钝化的样品都表现出减少的流动性，这可以解释为充电效果的Al 2 O 3（钝化样品）和降解的氢封端的表面（未钝化的样品）。据我们所知，这是第一次报告的数据2兆电子伏质子耐受氢终止的金刚石表面。
2021-04-13 cond-mat.mtrl-sci nucl-ex
Depletion of nitrogen-vacancy color centers in diamond via hydrogen passivation
我们发现，由于金刚石暴露于700°C至1000°C的氢等离子体，单晶金刚石中氮空位（NV）色心的发射显著减少。在约10分钟后，在暴露表面下方观察到显著的荧光减少至至少80mm深度，并且在1100°C下真空退火后7小时后没有恢复。我们归因于荧光减少NVH中心的形成等离子体诱导的氢扩散。这些结果对量子应用中氮空位中心的形成具有重要意义，并为我们理解氮空位向NVH的转化提供了信息，同时也为氢通过本征高纯金刚石材料的长程扩散提供了第一个实验证据。
2011-08-30 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Spatially-resolved electronic and vibronic properties of single diamondoid molecules
类金刚石是碳纳米结构的一种独特形式，最好描述为氢封端的金刚石分子。它们的金刚石笼结构和四面体sp3杂化键合为在纳米尺度上调节电子带隙、光学性质、热传输和机械强度创造了新的可能性。最近发现的高级金刚石（每个包含三个以上的金刚石细胞）因此在其作为纳米级器件的潜在多功能性方面产生了很大的兴奋。然而，尽管如此，人们对金属表面上孤立的类金刚石的性质知之甚少，这是一个与分子电子学非常相关的系统。在这里，我们报告的第一个分子尺度的研究个别四金刚烷类金刚石在Au（111）使用扫描隧道显微镜和光谱。我们发现，无论是金刚石的电子结构和电子振动耦合表现出独特的空间分布，其特征在于整个分子表面的明显的线节点。从头赝势密度泛函计算表明，所观察到的占主导地位的电子和电子振动性质的金刚石是由表面氢终端，具有重要意义的设计金刚石为基础的分子器件的功能。
2007-11-21 cond-mat.mtrl-sci
A Reactive Molecular Dynamics Study of Hydrogenation on Diamond Surfaces
氢化金刚石被认为是一种有前途的电子器件材料，特别是场效应晶体管（FET）。然而，金刚石氢化的质量尚未确定，也没有提供最佳氢覆盖的特定取向。此外，文献中的大多数理论工作使用具有100%氢化金刚石表面的模型来研究电子性质，这与实验观察到的氢覆盖率相差甚远。在这项工作中，我们进行了详细的研究，使用全原子反应分子动力学（MD）模拟低指数金刚石表面，即（001），（013），（110），（113）和（111），以评估不同的金刚石表面的质量和氢化阈值及其对电子性能的可能影响。我们的模拟结果表明，在这些表面中，由于末端氢原子之间的空间排斥作用，很难实现100%的表面氢化。在所有考虑的表面中，（001）、（110）和（113）表面结合了大量的氢原子，并钝化了表面悬挂键。我们对氢稳定性的研究结果还表明，这些具有最佳氢覆盖率的表面在极端条件下是稳健的，并且可以在金刚石表面提供均匀的p型表面导电性，这是高场高频器件应用的关键要求。
2021-05-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Evidence of hydrogen termination at grain boundaries in ultrananocrystalline diamond/hydrogenated amorphous carbon composite thin films synthesized via coaxial arc plasma
超纳米金刚石/氢化非晶碳复合薄膜由三种不同的成分组成：超纳米金刚石微晶、氢化非晶碳以及它们之间的晶界。由于晶界含有大量的悬空键和不饱和键，它们将是载流子陷阱中心降低器件性能的原因，在可能的应用中，如UV光探测器。我们的实验表明，氢原子优先纳入晶界和终止悬挂键通过几种光谱技术。XPS测量无法检测到薄膜中sp^2-和sp^3-杂化碳的定量跃迁，导致sp^3含量为55- 59%。另一方面，FT-IR和NEXAFS确实显示了某些碳杂化量的变化。前者证实了通过额外的氢化，sp^2烃转化为sp^3烃约10%，后者代表了化学构型从π* C{ \equiv }C和π* C=C到σ* C-H的变化。这些结果可以是一个证据的本地化氢在晶界上，这在终止悬挂键和不饱和键的一部分，他们是相关的光学和电学性能的薄膜研究在一些以前的研究。我们对氢化效应的光谱研究结合对光学和电学特性的讨论证实了氢化可以是在上述传感应用中增强光伏性能的有效工具。
2020-12-13 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Interfacial energy barrier height of Al$_2$O$_3$/H-terminated (111) diamond heterointerface investigated by X-ray photoelectron spectroscopy
研究了在120°C下通过原子层沉积（ALD）在硼和磷掺杂的氢封端（111）金刚石上沉积的高k电介质Al $_2$ O $_3$的界面能带结构。通过X射线光电子能谱学测量了Al $_2$ O $_3$ /H（111）p和Al $_2$ O $_3$/H（111）n的芯能级结合能和价带顶值，得出两种异质结的价带偏移分别为Δ EPDMATHABMO = 1.8 eV和Δ EPDMATHABMO = 2.7 eV.由O 1 s光电子能量损失谱测量ALD Al $_2$ O $_3$带隙能量为$E_G^{ Al_2O_3}$ = 7.1eV。结果表明，Al $_2$ O $_3$ /H（111）p和Al $_2$ O $_3$ /H（111）n异质结构的界面能带图构型均为II型，其导带偏移分别为ΔE $_C$ = 0.2 eV和ΔE $_C$ = 1.1 eV.讨论了掺杂（111）氢端金刚石在开发未来金刚石MOSFET中的应用。
2017-03-06 cond-mat.mtrl-sci
Surface electronic properties of diamond
总结了未掺杂的氢端金刚石在吸附物和电解质溶液中的表面电子性质。通过对具有原子级光滑氢终端表面的同质外延生长的CVD金刚石膜的霍尔效应、电导率、接触电势差（CPM）、扫描电子显微镜（SEM）和循环伏安数据的分析，讨论了金刚石表面导电层的形成。由于电子从价带态转移到电解质的空态（转移掺杂），产生高导电表面层。空穴以高达350 cm 2/Vs的迁移率在层中传播。片层空穴密度在10^11至5x10^12 cm^-2之间，取决于电解质的pH值。薛定谔方程和泊松方程的数值解揭示了二维态密度（DOS）分布。这已被用于制造离子敏感场效应晶体管（ISFET）。漏源电导率是pH依赖性的，具有约66 mV/pH。施加大于+0.7 V（pH 13）至+1.6 V（pH 1）的氧化阈值的电势引起强漏电流和部分表面氧化。
2020-05-08 cond-mat.mtrl-sci
Impact of surface treatments on the electron affinity of nitrogen-doped ultrananocrystalline diamond
本文利用UPS和光电化学测量比较不同表面终止的N-UNCD，发现氢终止样品因缺陷密度较高而呈正电子亲和能，并解释其电化学性质差异。
2024-06-21 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Surface transfer doping of hydrogen-terminated diamond probed by shallow nitrogen-vacancy centers
该研究利用不同注量氮离子注入在氢终端金刚石表面下制备浅层NV中心，通过光致发光、ODMR和表面导电性测量，揭示能带弯曲不仅由功函数差决定，还受表面受主有限密度制约，为氢终端金刚石电子器件设计提供关键依据。
2024-08-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Engineering NV Centers via Hydrogen-Driven Defect Chemistry in CVD Diamonds for Quantum Applications: NVHx Dissociations into NV, Origin of 468nm Center, and Cause of Brown Coloration
本文通过杂化DFT计算和光谱分析揭示了CVD金刚石中氢在NV色心形成中的关键作用，鉴定468nm中心为NVH-缺陷，并证明NVHx复合物在辐照退火后解离为NV色心，为优化量子应用金刚石合成提供了统一缺陷化学图景。
2025-06-30 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.comp-ph
Analysis of the Mobility-Limiting Mechanisms of the Two-Dimensional Hole Gas on Hydrogen-Terminated Diamond
在这里，我们提出了一个二维空穴气体的流动性限制机制的氢终止金刚石表面的分析。包括表面杂质、表面粗糙度、非极性光学声子和声学声子的散射率。使用薛定谔/泊松求解器，重孔，轻孔，和分裂带分别处理。为了将计算结果与实验数据进行比较，在25至700 K的温度范围内制造并测量了霍尔效应结构，其中孔片密度范围为2至6 $\times10^{12}\;\text{cm}^{-2}$，并且在室温下测量的典型迁移率为60至100 cm $^{2}$ /（V $\cdot$ s）。还使用了来自文献的现有数据，其跨越大于1 $\times10^{13}\;\text{cm}^{-2}$的片材密度。我们的分析表明，对于低的片密度，表面杂质散射带电受体和表面粗糙度是不足以占低流动性。此外，实验数据表明，长程电位波动存在于金刚石表面，特别是在较低的片密度增强。因此，我们提出了第二种类型的表面杂质散射，这是由无序相关的C-H偶极子。
2020-03-18 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Ab-initio calculation of point defect equilibria during heat treatment: Nitrogen, hydrogen, and silicon doped diamond
点缺陷是材料中广泛的光电特性的原因，因此设计它们的浓度对于新材料设计至关重要。然而，考虑到在共掺杂的半导体和介电材料中的过多缺陷以及缺陷形成能对热处理参数的依赖性，基于实验试错方法的工艺设计不是有效的策略。这使得有必要探索预测热处理过程中的缺陷平衡的计算途径。关于金刚石中缺陷转化的实验知识的积累是无与伦比的。因此，金刚石是一个很好的基准计算方法的材料。以氮、氢和硅掺杂金刚石为模型体系，研究了金刚石热处理过程中缺陷形成能与压力的关系，并通过从头计算方法计算了金刚石热处理过程中的缺陷平衡。我们绘制了各种缺陷的单片Kröger-Vink图，表示基于工艺参数的缺陷浓度，例如金刚石热处理过程中使用的气体的温度和分压。该方法表明预测的大部分实验数据，如氮聚集路径导致形成的B中心，退火的B，H3，N3，和NVHx中心在超高温下，SiV中心的热稳定性，和NV浓度的温度依赖性。我们展示了通过使用相对便宜但稳健的第一原理方法来设计各种半导体和介电材料的热处理的可能性，显著加速了缺陷工程和高通量新型材料设计。
2021-11-22 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Detecting nitrogen-vacancy-hydrogen centers on the nanoscale using nitrogen-vacancy centers in diamond
本文利用金刚石薄层中的 NV 中心作为纳米传感器，结合 DEER 技术实现对 NVH⁻ 中心的纳米尺度探测与定量，从而为高 NV 浓度金刚石的 CVD 生长优化提供快速反馈方法。
2023-11-30 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Emergence of giant spin-orbit torque in a two-dimensional hole gas on the hydrogen-terminated diamond surface
研究在氢终止金刚石表面的二维空穴气中发现巨大自旋轨道转矩，其室温效率数倍于 Pt，为采用无毒常见元素的可持续自旋电子学提供新方案。
2024-11-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Chemically induced graphene to diamond transition: a DFT study
石墨烯转化为金刚石是一种无压制备金刚石薄膜的新方法。本文采用系统的第一性原理计算，研究了在无压条件下，插入15种金属原子，表面氢化双层石墨烯（SHBG）向表面氢化单层金刚石（SHSLD）的转变机理。与不含金属原子的构型相比，SHBG在单一金属原子的作用下，在热力学上可以自发地转变为SHSLD，在Hf原子的作用下，其形成能甚至可以从0.82 eV下降到-5.79 eV。结果表明，金属原子的外层电子轨道和原子半径是影响转换的两个重要因素。为了发生相变，金属原子需要具有足够的空d轨道，并且金属原子的半径在0.136-0.159 nm的范围内。进一步分析发现，SHBG中碳原子的p轨道和金属原子的d轨道会发生强杂化，从而促进转化。这一结果对氢化石墨烯无压制备金刚石的实验研究具有重要意义。
2022-05-09 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Chemical control of the charge state of nitrogen-vacancy centers in diamond
我们研究了表面终止对氮空位中心电荷状态的影响，这些氮空位中心已被离子注入金刚石表面以下几纳米。我们发现，当将表面末端从氧改变为氢时，之前稳定的NV-中心转化为NV 0，随后转化为未知的非荧光状态。发现这种效应强烈地依赖于注入剂量。电子能带结构的模拟证实了NV-在氢终止表面附近的消失。诱导p型表面导电层的能带弯曲导致靠近表面的氮空位中的电子耗尽。因此，氢表面终止为控制金刚石中氮空位中心的电荷状态提供了一种化学途径。此外，它为使用外部栅电极对电荷状态进行静电控制开辟了道路。
2010-12-15 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Measurement of refractive index and equation of state in dense He, H2, H2O, Ne under high pressure in a diamond-anvil cell
我们提出了一个准确的测量的折射率的氢，氦，水和氖高达35 GPa在室温下。该实验方法是基于两个干涉信号的组合的法布里-珀罗腔包含在金刚石压砧单元的样品。通过分子极化率随密度的变化对数据进行了透视。观察到显著的电子变化。还说明了该方法的有趣可能性：精细探测相变的高精度;同时测量体积以获得透明介质的状态方程，准确度约为1%。
2003-01-17 cond-mat.mtrl-sci
Thick adherent diamond films on AlN with low thermal barrier resistance
本文介绍了在氮化铝衬底上生长$>$ 100 $μ$ m厚金刚石薄膜的方法。虽然厚膜未能坚持未经处理的AlN薄膜，氢/氮等离子体处理的AlN薄膜保留了厚的金刚石层。zeta电位测量的明显差异证实了由于氢/氮等离子体处理而引起的表面改性。区域拉曼图谱显示，在预处理的AlN上生长的金刚石的初始层中的非金刚石碳增加。非金刚石碳的存在对金刚石和AlN之间的界面具有最小的影响。用X-射线光电子能谱学（XPS）研究的表面揭示了预处理和未处理的样品之间的明显区别。经过预处理后，表面铝从富氮环境转变为富氧环境。截面透射电子显微镜显示金刚石和AlN之间的清洁界面。发现金刚石和AlN之间的热障电阻在16 m $^2$ K/GW的范围内，这是对当前最先进技术的很大改进。
2019-07-04 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Three-step Formation of Diamonds in Shock-compressed Hydrocarbons: Decomposition, Species Separation, and Nucleation
碳氢化合物的积累和循环决定了冰巨行星的化学演化。在碳氢系统中，已经报道了物种分离和金刚石沉淀，并通过静态和冲击压缩实验进行了验证。然而，上述现象的动态形成过程仍然没有得到充分的理解。在这里，结合深度学习模型，我们证明了钻石的形成是通过三步过程，包括分解，物种分离和成核过程。在125 GPa和4590 K的冲击条件下，烃类分解产生氢和低分子量烷烃（CH 4和C2 H6），这些烷烃从碳链中逃逸，导致C/H物种分离。没有C-H键的剩余碳原子积累并成核形成金刚石晶体。发现金刚石生长过程与一个临界晶核尺寸有关，在此过程中动力学能垒起着关键作用。这些钻石形成的动力学过程对建立冰巨行星演化模型具有重要意义。
2022-08-03 astro-ph.EP cond-mat.mtrl-sci physics.atm-clus
High-Mobility p-Channel Wide Bandgap Transistors Based on h-BN/Diamond Heterostructures
由宽带隙半导体制成的场效应晶体管可以在高电压、温度和频率下以低能量损耗工作，并且在功率和高频电子器件中具有越来越重要的意义。然而，与n沟道晶体管的性能相比，p沟道晶体管的性能较差，这限制了具有集成n沟道和p沟道晶体管的节能互补电路的生产。氢封端金刚石的p型表面导电性为解决这个问题提供了巨大的潜力，但是通常被认为是产生导电性所必需的表面转移掺杂限制了由氢封端金刚石制成的晶体管的性能，因为它需要电离的表面受体的存在，这会导致空穴散射。在这里，我们报告的p沟道宽带隙异质结场效应晶体管的氢终止的金刚石沟道和六方氮化硼（$h$ -BN）栅极绝缘体组成的制造，而不依赖于表面转移掺杂。尽管其表面受体密度降低，但由于空穴迁移率最高（室温霍尔迁移率：$680$ cm $^2$ V $^{-1}$ s $^{-1}$），该晶体管在p沟道宽带隙晶体管中具有最低的薄层电阻（$1.4$ k $Ω$）和最大的导通电流（$1600$ $μ$ m mA mm $^{-1}$）。重要的是，该晶体管还表现出常关行为，具有超过$10^8$的高开/关比。这些特性适用于低损耗开关，并且可以根据标准传输和晶体管模型进行解释。这种制造金刚石晶体管的新方法为未来的宽带隙半导体电子铺平了道路。
2021-11-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Response to critiques on Observation of the Wigner-Huntington transition to metallic hydrogen
我们在《科学》杂志上发表的一篇文章中报道了在~495 GPa的压力下在低温极限下首次观察到金属氢（MH）。这种转变是由Wigner和Huntington（WE）在80多年前（2）在约25 GPa的压力下首次预测的。近几十年来，很明显，金属化所需的压力要大得多，在400-500 GPa的范围内。到目前为止，在金刚石对顶砧单元（DAC）中观察WE转变一直受到一个问题的阻碍：在达到足够高的压力之前，金刚石就会破碎。这促使高压社区改进DAC和实验方法，以了解和克服限制钻石性能和压力的条件。在我们的实验中，随着压力的增加，我们观察到从固体分子氢的透明样品到不透明的黑色样品再到MH的有光泽的反射样品的明显转变，如通过反射率测量所确定的。毫无疑问，MH是在最高压力下产生的。然而，对于所达到的压力，沉积在金刚石上以抑制氢扩散的50 nm氧化铝层可能转化为金属并负责反射率的可能性，以及反射率的分析，一直存在批评。在这里，我们回应了Loubeyre，Occelli，and Dumas（LOD）- arXiv：1702.07192，Eschlots and Drozdov（ED）- arXiv：1702.05125，and Goncharov and Struzhkin（GS）- arXiv：1702.04246对凝聚态arXiv的批评。
2017-03-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other cond-mat.quant-gas
Optical properties of inhomogeneous metallic hydrogen plasmas
我们调查的光学性质的氢，因为它经历了从绝缘分子的过渡到金属原子相，当在兆巴压力的脉冲激光加热金刚石砧室。目前大多数实验试图通过检测光学反射率和/或透射率的变化来观察这种转变。这种变化的理论模型的基础上的介电函数计算散装，均匀的材料板。在实验上，人们期望氢等离子体密度在长度尺度上变化，其基本上不小于探测光的波长。我们表明，考虑到这种不均匀性可以导致显着的反射率和透射率的修正。我们提出了一种技术来计算系统的光学性质与一个平稳变化的载流子密度，确定在金刚石砧室实验中的金属氢的光学响应，并与标准结果进行对比。通过分析最近的实验结果，我们得到了金属氢在170 GPa和1250 K下的电导率$σ^{Drude}_{DC}=(2.1 \pm 1.3) \times 10^3$（$Ω$ cm）$^{-1}$。
2015-04-02 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
The Melting Line of Hydrogen at High Pressures
70多年前就预测了固体氢中的绝缘体到金属的转变，但这种转变的证明仍然是一个科学挑战。在这方面，氢的温度对压力熔化线中的峰值可以是金属化的可能前体。然而，以前的测量的熔化曲线的氢已被限制在压力的氢扩散到垫圈或金刚石。为了克服这一限制，我们采用了一种创新的技术，即脉冲激光加热样品，并在P=64.7 ± 4GPa和T=1055 ± 20 K处的熔化线上产生最终峰。
2008-03-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Resolving isotope splitting of boron-related intracenter transitions in diamond by infrared absorption spectroscopy
同位素富集提供了材料的尖端特性，开辟了令人兴奋的研究和开发机会。在半导体中，随着高水平的同位素纯化，在生长和掺杂技术的最终控制方面取得了进展。这就需要深入了解同位素无序效应及其有效测定技术。晶格和杂质中心的同位素含量引起的效应，这可以通过不同的光学技术来检查。虽然可以通过非弹性光散射或SIMS测量直接评估主体晶格中的无序，但确定许多数量级较少的杂质的同位素贡献仍然具有挑战性，并且通常在高分辨率光致发光或光学吸收光谱中观察到。掺硼金刚石具有复杂的红外吸收光谱，但未观察到与硼有关的发光。作为在元素半导体中充当类氢掺杂剂的最轻元素，硼在其同位素质量方面具有最大的相对差异，并且由此在包括金刚石的半导体中引起最大的同位素无序，金刚石是具有主晶格的最轻原子质量的元素半导体。这使得能够通过红外吸收光谱法获得金刚石中硼的同位素组成。通过比较天然（20%的10B和80%的11B同位素）和11B富集（高达99%）掺杂金刚石的低温吸收光谱，我们区分了与10B和11B同位素相关的中心内跃迁。我们发现，同一个硼心内跃迁的同位素谱线在能量约为0.7 meV处分离。这是在掺杂类氢杂质中心的半导体中观察到的最大杂质同位素位移。
2019-11-26 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Interface-dependent Phase Transitions and Ultrafast Hydrogen Superionic Diffusion of H2O Ice
Jilin University（吉林大学）；University of Illinois Chicago（伊利诺伊大学芝加哥分校）；Zhejiang University（浙江大学）
研究通过结合神经网络和主动学习方法，揭示高压冰相中界面效应，发现界面可降低氢超离子转变温度并诱导bcc到fcc的相变，重新定义了冰的稳定性场。
2026-03-18 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.comp-ph
