Density functional theory study of vacancy induced magnetism in Li$_{3}$N
在密度泛函理论的框架下研究了锂空位对$α-$ Li $_3$ N六方结构的影响。空位（$\square$）取代$α-$ Li $_2$（Li $_{1-x}\square_x$）N中的锂在相干势近似下作为合金组分处理。根据我们的研究结果，长程N（$p$）-铁磁性（$\sim 1$ $μ_B$）在[Li $_2$ N]层（$x \ge 0.7$）中空位取代，而晶胞尺寸没有显著变化。通过总能量的差异，我们确定了面内交换耦合占主导地位。取代面间Li的空位导致相当大的结构崩塌（$c/a \approx 0.7$）并且没有磁矩形成。
2018-06-21 cond-mat.mtrl-sci
Magnetism and structure at a vacancy in graphene
采用密度泛函方法研究了含空位石墨烯的电子结构、成键和磁性。单空位石墨烯基态是自旋极化的，并且结构平坦。非偏振态仅对有限段是非平面的。含有周期性空位阵列的系统显示磁性转变和金属-绝缘体转变。
2008-03-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Non collinear Magnetism and Phonon Dispersion Relation in Vacancy Induced Phosphorene Monolayer
采用基于rst原理的从头算方法研究了磷分子单分子膜的电子、磁性和线性声子色散行为。磷烯单层膜是一种半导体系统，其禁带宽度随尺寸变化。空位被用来研究单分子层体系的几何和物理行为。计算中包括了纯单层、空位诱导单层和空位诱导掺杂单层。通过优化算法很好地检查了掺杂剂浓度，以保持单层系统的稀磁半导体行为。态密度和分态密度表示系统中各个轨道的贡献。在空位态和掺杂空位态中观察到带闭合性质，表明了扰动相的闭合致密态和金属行为。计算中同时考虑了反铁磁有序和铁磁有序，得到了这两种有序对系统物理性质的影响。根据声子振动态密度和线性色散关系，通过具有线性色散关系的费米面映射了朗道能级分布。线性声子态密度的结果与电子态密度的结果一致。
2018-06-28 cond-mat.mtrl-sci
Magnetism without magnetic impurities in oxides ZrO2 and TiO2
我们对过渡金属二氧化物ZrO 2和TiO 2中通过空位或元素周期表1A或2A族的杂质取代阳离子而诱导的磁性进行了理论研究，其中杂质是K或Ca。在本研究中，超原胞和嵌入集群方法。结果表明，空位和K杂质导致一个强大的诱导磁矩周围的O原子的立方氧化锆和金红石型TiO 2主晶体。另一方面，它表明，Ca杂质导致一个非磁性状态。原生O空位不会在基质二氧化物晶体中诱导磁矩。
2007-11-02 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio study of the influence of adsorbed atoms on vacancy-induced magnetic moments in graphene sheets
我们提出了单原子空位在石墨烯的从头计算。与先前的工作一致，我们发现空位是最近实验观察到的磁性的原因，它产生了一个具有净自旋的中心。对于小的超晶胞，相对于完美的石墨烯结构，在超晶胞中存在强对称性破缺，并且这种对称性破缺对于较大的超晶胞要小得多。研究了H、O和N原子的吸附对裸单原子空位自旋中心的影响及其对样品感生磁性的影响。在这个系统中发现了丰富多样的机制产生的磁性。
2006-06-20 cond-mat.mtrl-sci
Tunable magnetism of a single-carbon vacancy in graphene
去除单碳空位引入了石墨烯中的电子和电子的（准）局域态。石墨烯中单碳空位的局域悬挂键和准局域电子之间的相互作用被预测为控制其磁性。然而，通过操纵电子和电子之间的相互作用来实验证实这一预测仍然是一个突出的挑战。在这里，我们报告的操纵单个单碳空位在石墨烯中的磁性通过使用扫描隧道显微镜（STM）的提示。我们的自旋极化STM测量，辅以密度泛函理论计算，表明局域化和准局域化电子之间的相互作用可以分裂成两个状态的电子与相反的自旋，即使它们是在费米能级以上。通过STM针尖，我们成功地操纵了电子相对于电子的磁矩的大小和方向。在实验中实现了单碳空位的三种不同的磁性状态，表现出的磁矩分别约为1.6、0.5和0。
2018-11-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetism in Graphene Induced by Single-Atom Defects
我们从第一性原理出发研究了单碳原子缺陷引起的石墨烯磁性。对于氢化学吸附缺陷和空位缺陷这两种缺陷，我们观察到了由缺陷诱导的扩展态引起的巡游磁性。计算的磁矩等于1 $μ_B$每氢化学吸附缺陷和1.12 $-$ 1.53 $μ_B$每空位缺陷取决于缺陷浓度。磁矩之间的耦合是铁磁的还是反铁磁的，这取决于缺陷分别对应于石墨烯晶格的相同还是不同的六边形子晶格。讨论了石墨烯中巡游磁性与高$T_C$磁有序的相关性。
2007-03-15 cond-mat.mtrl-sci
Defects-driven magnetism in bulk $α$-Li$ _{3}$N
采用基于密度泛函理论和局域自旋密度近似的\textit{Ab-initio}方法研究了$α$ -Li $ _{3}$ N体材料的缺陷驱动磁性.计算结果表明，体相Li $ _{3} $ N是一种非磁性半导体.两种类型的Li空位（Li-I和Li-II）被认为是，Li空位（Li-I或Li-II类型）可以在Li $ _{3}$ N中感生磁性，其总磁矩为1.0 $μ_{\rm B}$，这主要是由于Li空位周围的N- $p$ -轨道被部分占据而产生的。缺陷形成能表明，Li $ _{2}$ N面的Li-Ⅱ空位比Li-Ⅰ空位更稳定. Li空位的电子结构表现为半金属性质。另一方面，N-空位不诱导磁性，并且具有比Li-空位更大的形成能。费米能级处的N空位导带主要由Li原子贡献。碳也掺杂在Li-I和Li-II位点处，并且预期与Li-II位点相比，在Li-I位点处掺杂C在化学上更稳定。当C掺杂在Li-I位时，可以在零磁矩的情况下诱导金属性，而当Li-II位被C杂质原子占据时观察到磁性，并且C驱动的磁性也遍布N原子。在Li $ _{3}$ N中N位掺杂碳也能产生半金属磁性，并且与Li-II位掺杂相比，具有更小的缺陷形成能。研究了C原子间的铁磁（FM）和反铁磁（AFM）耦合，发现FM态比AFM态更稳定。
2018-07-02 cond-mat.mtrl-sci
Interplay between magnetism and sodium vacancy ordering in NaxCoO2
使用低温纳米量热法和X射线衍射的组合，我们确定了三个温度制度，其特征在于不同的钠有序模式（低温高达290 K，中间290-340 K，和高340 K以上）。通过这些模式的冻结，我们建立了两个关键的作用，钠嵌入在形成的磁性基态：提供适当的电子计数为面内铁磁相互作用，并通过3D钠有序提供面间反铁磁交换路径。
2016-10-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Dilute Magnetism and Edge-State Engineering in Monolayer SnO
Kwansei Gakuin University（关西学院大学）；National Institute for Materials Science (NIMS)（国立材料研究所）；Osaka University（大阪大学）
通过密度泛函理论研究过渡金属掺杂单层SnO的电子和磁性性质，发现杂质诱导局域磁矩并产生近费米能级无色散带，同时构建纳米带揭示边缘态行为，为自旋电子学和纳米电子学应用提供途径。
2026-05-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Stabilizing intrinsic defects in SnO$_{2}$
采用第一性原理LDA/LDA $+U$方法研究了Li掺杂SnO $_{2}$的磁性和电子结构.我们发现，锂诱导磁性的SnO $_{2}$时，掺杂在Sn网站，但成为非磁性时，掺杂在O和间隙网站。计算的形成能表明，锂更喜欢的Sn网站相比，O网站，与以前的实验工作。研究了Li与本征缺陷（Sn V $_\mathrm{Sn}$和O V $_\mathrm{O}$空位）的相互作用，发现Li不仅具有自旋极化作用，而且具有空位稳定作用，即Li显著降低了本征缺陷的缺陷形成能，有助于磁氧空位的稳定.电子态密度表明，这些系统，费米能级接触导（价）带，是非磁性（磁性）。癌症。电子态密度表明，费米能级接触导（价）带的那些系统是非磁性的（磁性的）。
2013-05-02 cond-mat.mtrl-sci
Direct experimental evidence of pi magnetism of a single atomic vacancy in graphene
原始的石墨烯是强抗磁性的。然而，具有单个碳原子缺陷的石墨烯可以表现出顺磁性，每个空位具有约1.5的局部磁矩1 -6。理论上，石墨烯的电子和电子都对缺陷的磁矩有贡献，并且π磁性的特征在于靠近狄拉克点的两个自旋分裂DOS（态密度）峰1，6。自预测以来，许多实验试图研究石墨烯中的π磁性，然而，在原子缺陷周围只观察到一个显著的共振峰6 -9，使π磁性在实验上如此难以捉摸。在这里，我们报告的π磁性的直接实验证据，使用扫描隧道显微镜。我们证明了原子缺陷的局域态分裂成两个能量间隔为几十meV的DOS峰，两个自旋极化态在距离单空位约1 nm处简并成一个深峰。强磁场进一步增加了两个自旋极化峰的能量分离，并导致类塞曼分裂。原子缺陷周围的有效g因子geff被测量为约40。这种g因子的巨大增强归因于电子密度的强自旋极化和原子空位附近的大的电子-电子相互作用。
2016-04-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable magnetism in 2D organic-ion-intercalated MnPS3 via molecule-dependent vacancy generation
本研究通过插层不同烷基铵离子调控二维MnPS3的Mn2+空位数量，实现从反铁磁到亚铁磁等磁织构的调控，且薄片状样品也可实现该效应，插层过程可实时监测并中断以构建横向磁异质结构。
2025-10-28 cond-mat.mtrl-sci
Origin of $sp$-electron magnetism in Graphitic Carbon Nitride
基于第一性原理计算，本研究揭示了非磁性材料的磁性可以起源于反键态的部分占据。由于反键波函数是空间反对称的，根据量子力学的交换反对称原理，自旋波函数应该是对称的。我们证明了这种现象可以在石墨碳氮化物材料$g$ N $_3$中观察到，该材料可以通过实验合成并被视为具有空位的蜂窝结构。三个指向空位的N原子悬挂键相互作用形成一个成键和两个反键态。由于两个反键态都在费米能级附近，且电子在自旋极化时应该部分占据反键态，这就导致了1~ $μ_B$磁矩。
2018-08-10 cond-mat.mtrl-sci
Novel Insulating Magnetism in Vacancy-Ordered K2Fe4Se5
揭示了空位有序K2Fe4Se5中绝缘块棋盘反铁磁性的新物理起源。我们的第一性原理电子结构分析揭示了它与一个简单的费米面嵌套或莫特绝缘体的情况下，并建议共存的巡回和本地化的电子状态的图片不兼容。同时，我们证明了它可以与无空位母体化合物LaOFeAs，BaFe_2As_2或FeTe的金属共线或双共线反铁磁性统一在自旋费米子模型中.这些结果表明，洪德规则耦合的阻塞效应和由此产生的电子关联对铁基超导体的电子和磁性结构至关重要。
2012-05-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Anion vacancy driven magnetism in incipient ferroelectric SrTiO3 and KTaO3 nanoparticles
基于我们的分析结果[http：//arxiv.org/abs/1006.3670]，我们预测没有任何磁性离子的初始铁电体的未掺杂纳米颗粒（尺寸<10- 100 nm）甚至在室温下也可以变成铁磁性的，这是由于固有存在自旋S=1的新型磁性缺陷，即氧空位，其中磁性三重态是表面附近（磁性壳层）的基态，而磁性三重态是块体材料（磁性核）中的基态。随机分布的磁自旋（S=1）的考虑表明，初始铁电纳米颗粒的磁性强烈地依赖于尺寸和温度，这是由于它们的介电常数的尺寸和温度依赖性以及与介电常数成比例的有效玻尔半径。考虑了温度-粒子半径坐标系中的相图.特别地，对于小于临界半径的颗粒半径，一旦磁缺陷的浓度超过磁逾渗阈值，铁磁长程序出现在厚度为5 - 50 nm的壳区域中。从平均场论出发，在磁缺陷与热能交换能量相等的条件下，计算了临界半径。对于颗粒半径高于临界值，只有顺磁相是可能的。讨论了窄尺寸分布函数纳米粒子组装中超顺磁态出现的条件。
2010-12-10 cond-mat.mtrl-sci
Strain-induced magnetism in MoS2 monolayer with defects
通过密度泛函计算，在具有原子单空位的单层MoS2中观察到了应变诱导磁性。计算得到每个空位缺陷的磁矩不小于2 μ B。应变引起的带隙闭合与磁性的发生是同时发生的。阐述了应变磁产生的可能物理机制。我们还证明了在实验中检验预测的磁性的可能性。我们的研究为利用富稀土氧化物材料MoS_2设计新型存储开关或逻辑器件提供了一个机会。
2014-03-01 cond-mat.mtrl-sci
Magnetism and metal-insulator transition in oxygen deficient SrTiO$_3$
采用第一性原理计算方法研究了不同掺杂条件和掺杂浓度下，体相缺氧SrTiO $_3$（STO）的电子和磁性.在缺氧STO的磁性外观是不是仅仅由一个单一的氧空位的存在下，但由自由载流子的密度和相对接近的空位。我们发现，而一个孤立的空位作为一个非磁性的双施主的行为，掺杂条件的操纵允许一个单一的施主状态的稳定性，与紧急的本地时刻耦合的载流子在导带中的铁磁。强的局部晶格畸变增强了这种状态的结合。通过正交应变可以进一步调节带隙局部矩的能量。因此，我们发现，自由载流子密度和应变的基本组成部分，以获得捕获的自旋极化电子在缺氧STO，这可能有重要的意义，在光学器件的设计。
2014-08-15 cond-mat.mtrl-sci
Vacancy induced magnetism in graphene and graphene ribbons
我们解决的电子结构和磁性的空位和空隙在石墨烯和石墨烯带。利用平均场哈伯德模型，我们研究了去除单个原子（空位）和多个相邻原子（空洞）所产生的磁织构以及它们之间的磁相互作用。基于Lieb定理的一组简单规则将缺陷的原子结构和空间排列与出现的磁序联系起来。给定缺陷的总自旋$S$取决于它的亚晶格不平衡，但是具有S=0的一些缺陷仍然可以具有局部磁矩。亚晶格的不平衡性也决定了缺陷之间是铁磁相互作用还是反铁磁相互作用，并在一些简单的情况下研究了这些磁相互作用的范围。我们发现，在半导体扶手椅带和二维石墨烯没有全球的亚晶格不平衡有最大的缺陷密度以上，局部磁化消失。有趣的是，具有非耦合局域矩的半导体石墨烯带的电子性质与稀磁半导体的电子性质非常相似，呈现出巨大的塞曼分裂。
2008-02-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Stability and magnetism in complex multivacancy graphene systems
本论文的主要工作是通过密度泛函理论计算研究复杂石墨烯多配体体系的稳定性和磁性。去除一系列碳原子-即互补图形-导致这些多配位系统。我们证明了树枝状互补图形产生非常稳定的缺陷石墨烯结构的证据。如果该树枝状互补图形是脂肪族的，则有缺陷的石墨烯系统的应力足以降低这种系统的对称性。在互补图形是基于苯基或芘类核心的情况下，剩余的系统与空缺将保持对称性的删除部分产生花状结构优化后。这在基于位于五边形环的松散顶点处的悬挂键的磁性排列中具有后果。在正交各向异性的情况下，磁序由空位系统的对称性（即互补图形的对称性）驱动。
2013-12-20 cond-mat.mtrl-sci
Temperature dependence of magnetism near defects in SrB_6
通过对含B_6空位的Sr_{27} B_{156}超原胞的自旋极化能带计算，研究了SrB_6中磁矩的T依赖性。尽管只考虑了电子费米-狄拉克效应，但磁矩随T的衰减相当快。这个结果和La杂质附近的磁矩的T依赖性很难解释六硼化物中非常高的居里温度的报道，但表明磁性是由其他类型的杂质引起的。
2003-05-14 cond-mat.mtrl-sci
Intertwined Lattice Deformation and Magnetism in Monovacancy Graphene
利用密度泛函方法研究了孤立空位在石墨烯中的局域自旋矩形成和晶格形变。我们预测两个竞争的平衡结构：一个基态的平面配置与饱和的本地时刻为1.5 $μ_B$，和一个亚稳态的非平面配置与消失的磁矩，在一个适度的能量消耗约50毫电子伏。虽然非平面性减轻了空位诱导应变的晶格，但由于最大局域缺陷态（v $σ$，v $π$），平面态在能量上是有利的。在平面配置中，从巡回（狄拉克）状态的电荷转移削弱了自旋极化的v $π$产生的分数矩，这是平行于未配对的v $σ$电子通过洪德耦合。在非平面构型中，正交对称性的缺乏允许v $σ$和局部d $π$状态之间的相互作用，以形成杂化v $σ^\prime$状态。非正交性也使洪德耦合不稳定，并且v $σ$和v $π$之间的反平行排列降低了能量。v $π$的自旋随着非平面性的增加而逐渐反转，打开了具有平衡的v $π$自旋布居的中间结构的可能性。如果在外部扰动下实现这样的结构，则稀释的空位浓度可以导致基于v $σ$的自旋1/2顺磁性。
2016-05-12 cond-mat.mtrl-sci
Nitrogen-Vacancy-Mediated Magnetism in Sputtered GdN Thin Films
Indian Institute of Science（印度科学研究所）；Jawaharlal Nehru Center for Advanced Scientific Research（贾瓦哈拉尔·尼赫鲁高级科学研究中心）；Indian Institute of Technology Madras（马德拉斯印度理工学院）；IISER Thiruvananthapuram（特凡纳普拉姆印度科学教育研究院）；BITS Pilani K. K. Birla Goa Campus（比拉工业与科学研究所皮拉尼校区K.K.比尔拉果阿分校）
研究通过溅射法制备GdN薄膜，发现氮空位介导的铁磁性增强，通过Raman模式与磁化率关联，验证了空位对磁性调控的关键作用。
2026-03-14 cond-mat.mtrl-sci
Oxygen-vacancy tuning of magnetism in SrTi$_{0.75}$Fe$_{0.125}$Co$_{0.125}$O$_{3-δ}$ perovskite
用密度泛函理论计算了SrTi $_{1-x-y}$ Fe $_x$ Co $_y$ O $_{3-δ}$（x = y = 0.125，$δ$ =（0，0.125，0.25））的结构、带隙和磁性. Co和Fe离子的价态和高或低自旋态以及晶格畸变和带隙取决于氧的缺乏、空位的位置和Fe-Co轴的方向。类似于自我调节反应的电荷重新分配位于价自旋状态变化的背后。铁磁性占主导地位，并且磁化强度和带隙在$δ$ = 0.125时最大。这定性地模拟了先前报道的SrTiFeO $_{3-δ}$的磁化强度，其在氧的中间沉积压力下最大。
2019-07-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.app-ph
Density functional study of oxygen vacancies at the SnO2 surface and subsurface sites
在密度泛函理论的框架下，用全电子高斯和赝势平面波方法研究了SnO_2（110）和（101）表面和亚表面的氧空位.用B3LYP交换相关泛函进行了全电子计算，得到了能隙和态密度的精确估计。我们发现，体氧空位是负责的外观完全占据平面能级躺在约1 eV以上的顶部价带，和空的水平与导带共振。表面氧空位强烈地改变表面能带结构，带隙内态的出现覆盖了大部分禁能窗，或者仅覆盖其中的一小部分，这取决于从表面的空位深度。氧空位也可以解释相对于化学计量表面的电子亲和力变化。一个显着的支持，目前的结果被发现通过比较它们与现有的实验数据。
2008-06-06 cond-mat.mtrl-sci
Oxygen Vacancy Induced Ferromagnetism in V$_2$O$_{5-x}$
采用密度泛函理论（DFT）的广义梯度近似（GGR）方法研究了氧空位对未掺杂的\it-O-$_{5-x}$（$0 < x < 0.5$）电子结构和磁性的影响.发现氧空位的引入将在$_2$ O $_{5-x}$中诱导出铁磁性，其磁化强度与O空位浓度$x$成正比.电子结构计算表明，氧空位的引入释放出的价电子主要占据邻近的V $d_{xy}$主导带，由于原子内交换作用，V主导带变为自旋极化，从而产生半金属铁磁性.
2008-02-10 cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure and magnetism in BeO nanotubes induced by boron, carbon and nitrogen impurities
我们利用从头算方法系统地研究了非磁性sp杂质硼、碳和氮诱导的绝缘非磁性一氧化铍纳米管的电子性质和磁性。我们发现，在这些sp杂质的存在下，取代氧原子，非磁性BeO NTs转变为磁性半导体，其获得由位于BeO管禁带中的（B，C，N）2p态的自旋分裂引起的磁化。杂质的磁矩在0.65至1.60之间变化。相反，当（B，C，N）掺杂剂取代Be原子或存在氧空位时，BeO管的未掺杂状态得以保留。
2008-05-13 cond-mat.mtrl-sci
Towards diluted magnetism in TaAs
外尔半金属的磁性是研究磁矩与外尔费米子之间相互作用的理想材料，例如探索反常的量子霍尔现象。在这里，我们证明了质子辐照是一种有效的工具，诱导外尔半金属TaAs的铁磁性。观察到的内禀磁性的转变温度高于室温。发现d态的磁矩局域在Ta原子周围。此外，第一性原理计算表明，局域在As空位最近邻Ta原子上的d态对所观测到的磁矩和长程磁序起作用.结果表明，在Weyl半金属中诱导铁磁性是可行的，这将有助于该材料在自旋电子学中的应用。
2017-09-28 cond-mat.mtrl-sci
Role of Ce 4f hybridization in the origin of magnetism in nanoceria
纳米CeO 2（nanoceria）是一种具有d 0铁磁性的典型体系。使用X-射线吸收光谱，X-射线磁性圆二色性和建模的组合，我们表明，纳米结构，缺陷和无序，和非化学计量创建磁极化的Ce 4f和O 2 p杂化状态捕获的空位轨道（Vorb）是至关重要的铁磁性。此外，我们表明，外来离子（Fe和Co）提高了在Ce 4f网站的时刻，而Vorb的数量是不变的，明确指出轨道杂化的机制是关键的缺失成分，以了解意想不到的铁磁性在许多纳米级稀磁性氧化物和半导体。
2019-03-13 cond-mat.mtrl-sci
Magnetism and Antiferroelectricity in MgB$_6$
我们报告的密度泛函理论的研究表明，弱铁磁性和反铁电性的硼缺乏MgB6共存。硼空位产生几乎一维的扩展分子轨道，这是磁矩形成的原因。然后，长程磁序可以从这些轨道的重叠超过逾渗阈值。虽然在费米能级处存在有限的态密度，但电荷密度的局部性质导致低效的电子屏蔽。我们发现，镁离子可以取代从他们的立方笼的中心，从而产生电偶极子。在基态，这些有序的反铁电结构。如果实验证明，这将是第一种没有d或f电子的材料，显示出磁和电秩序的共存。
2012-03-08 cond-mat.mtrl-sci
Vacancy Tuned Magnetism in LaMn$_x$Sb$_2$
本研究合成了Mn空位可控的LaMn$_x$Sb$_2$单晶，系统表征其磁与输运性质，揭示了随温度和Mn占据率变化的六种磁有序相及结构相变规律，证明该材料具有高度可调的物性。
2023-08-23 cond-mat.mtrl-sci
Oxygen vacancies at titanate interfaces: two-dimensional magnetism and orbital reconstruction
我们发现，在钛酸盐界面处的氧空位诱导复杂的多轨道重构，其中包括降低局部对称性和反转的t2g和eg轨道导致相邻的O空位的Ti原子的eg轨道的占领。的轨道重建强烈依赖于O空位的集群，并可以伴随着磁分裂的本地EG轨道与叶指向的空缺和接口dxy轨道之间。重建产生的二维界面磁状态没有观察到散装SrTiO 3。利用广义梯度近似（LSDA）与原子内库仑排斥（GGA+U），我们发现这种磁状态是常见的钛酸盐表面和界面。
2012-08-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
A polarity-induced defect mechanism for conductivity and magnetism at polar-nonpolar oxide interfaces
导电二维电子气（2DEG）和磁性的绝缘氧化物之间的界面，如极性的LaAlO 3和非极性的SrTiO 3的例子之间的发现提出了实现在组件材料中不存在的界面功能的前景。然而，这种新兴现象的微观起源仍然不清楚，对改进功能的设计构成了障碍。使用第一性原理缺陷计算，我们揭示了一个统一的极性诱导缺陷机制的导电性和磁性在极性-非极性界面的绝缘氧化物。我们证明了跨界面的极性不连续性触发了某些缺陷的自发形成，这些缺陷反过来又抵消了由极性不连续性引起的极性场。结果表明，2DEG起源于自发形成的表面施主缺陷（氧空位），但2DEG的密度由界面反位受主缺陷（Al-on-Ti）控制。发现界面磁性起源于界面附近的LaAlO 3侧内的未电离的深Ti-on-Al反位施主缺陷。我们的研究结果提出了实用的设计指导方针，诱导和控制2DEG和磁性在极性-非极性氧化物界面。
2014-08-12 cond-mat.mtrl-sci
Group theoretical analysis of structural instability, vacancy ordering and magnetic transitions in the system troilite (FeS) - pyrrhotite (Fe$_{1-x}$S)
提出了一个描述Fe $_{1-x}$ S体系中空位有序和磁性的群论框架。该框架用于确定与所观察到的硫铁矿（FeS）的磁性结构一致的晶体结构序列，并确定Fe $_{0.875}$ S中低温Besnus转变的晶体学性质。我们的结论是，贝斯努斯过渡是一个磁驱动的过渡，其特征在于由旋转的交流平面的时刻，伴随着小的原子位移，降低对称性，在低温下的三斜。基于我们的相图，我们预测相关的磁驱动相变在低温下在所有的磁黄铁矿的相称的超结构。在此基础上，我们预测了3C和5C磁黄铁矿中的自旋翻转跃迁以及6C磁黄铁矿中的类似于Besnus跃迁的跃迁。此外，我们澄清，3C和4C磁黄铁矿进行亚铁磁矩，而5C和6C是反铁磁性。
2019-01-15 cond-mat.mtrl-sci
Oxygen-vacancy induced magnetic phase transitions in multiferroic thin films
巨铁电极化和磁性共存的多铁性材料在信息存储和能量转换等领域具有巨大的工程应用潜力。然而，多铁性材料的功能特性被认为会受到点缺陷的影响，由于某些组成原子的挥发性和材料制备中涉及的高温，点缺陷可能是丰富的。在这里，我们证明了与理论方法，氧空位可能会提高功能的多铁性从根本上改变他们的磁相互作用在薄膜。具体而言，氧空位可以恢复丢失的磁超交换相互作用在大轴比阶段，导致完全反铁磁自旋有序，并诱导稳定的亚铁磁状态与一个显着的净磁化强度为0.5 uB每分子式单位。我们的理论研究应该有助于澄清长期存在的争议，在铁酸铋的起源，并改善基于多铁性的技术应用的设计。
2019-06-03 cond-mat.mtrl-sci
Magnetisms in $p$-type monolayer gallium chalcogenides (GaSe, GaS)
用密度泛函方法研究了$p$型单层GaX（X=S，Se）的磁性.由于价带边缘附近的态密度很大，这些单层半导体在很小的空穴掺杂范围内是铁磁的。本征Ga空位能提高局域磁矩，而Se空位不能。空位引起的局部磁矩之间的磁耦合是铁磁性的，并且令人惊讶地长范围。结果表明，磁化强度可以通过空穴掺杂诱导，并可以通过控制缺陷的产生来调节。
2014-09-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effects of magnetic excitations and transitions on vacancy formation: cases of fcc Fe and Ni compared to bcc Fe
本研究通过DFT和蒙特卡洛模拟比较了fcc Ni与bcc和fcc Fe中磁性对空位形成的影响，发现磁转变效应在bcc Fe中更显著，并揭示了纵向自旋激发在fcc Fe和Ni中的独特作用。
2021-08-05 cond-mat.mtrl-sci
Enantiopurity-Controlled Magnetism in a Two-Dimensional Organic-Inorganic Material
University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）；Molecular Foundry, Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室分子发现中心）；Kavli Energy NanoScience Institute（卡弗里能源纳米科学研究所）；Chemical Sciences Division, Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室化学科学部）
通过手性有机分子与无机晶体的离子交换，制备出可调控手性过剩的二维插层材料，其磁性由插层分子的手性过剩决定，低手性过剩材料表现出热激活动态磁性。
2026-04-01 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic properties of nitrogen doped diamond: A first principles study
本文通过第一性原理计算研究氮掺杂金刚石的磁性，发现只有含相邻碳空位的NV中心能产生稳定磁性，且磁矩随NV中心数量线性增大，并揭示其p型半导体特性及自旋电子学应用潜力。
2025-05-07 cond-mat.mtrl-sci
Anomalous delocalization of resonant states in graphene \& the vacancy magnetic moment
石墨烯中的碳原子空位引起$σ+π$起源的局部磁矩，其大小尚不确定且有争议。在周期性的$first-principles$计算中，普遍报告了$π$磁性的部分淬灭，磁矩分散在1.0 - 2.0 $μ_{B}$的范围内，缓慢地收敛到下限或上限，这取决于如何接近稀释极限。相比之下，（系综）密度泛函理论计算集群模型整齐地收敛到$2$ $μ_{B}$的值时，增加系统的大小。这一惊人的差异引发了一场持续的争论，关于缺陷-缺陷相互作用和自掺杂的作用，以及自相互作用误差在空位诱导态的密度泛函理论描述中的重要性。在这里，我们解决这个难题，表明这个问题有一个基本的，单电子的起源，这是有关的特殊（周期性）安排的缺陷时，使用板超晶胞的方法。具体而言，我们报告的存在下，$anomalously$离域的晶格，使$π$的中隙带$unphysically$分散，因此易于自掺杂和淬火的$π$磁性的共振态。混合泛函通过加宽自旋分辨的$π$中间带隙之间的带隙而不减小它们的人工宽度来解决这个问题。因此，当磁矩与预期一致时，他们预测自旋分裂比实验中发现的大一个数量级。
2023-02-23 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Defect-Controlled Multiferroicity via Stacking Control in Nonmagnetic van der Waals Bilayers
University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学）
研究人员以双层hBN为体系，提出将空位局域磁性与界面滑动铁电性耦合的范式，通过第一性原理计算发现缺陷选择性可稳定磁构型，电场可调控极性配位数，实现多铁性功能的堆垛调控。
2026-08-11 cond-mat.mtrl-sci
Frustrated $J_1-J_2$ Diamond Lattice Antiferromagnet Co$_2$Ti$_3$O$_8$ with a Vacancy-ordered Spinel Structure Synthesized via a Topochemical Reaction
本文通过拓扑化学反应合成具有空位有序尖晶石结构的Co_2Ti_3O_8，证实其形成受挫J_1-J_2金刚石晶格，并发现4.4 K反铁磁序、四步磁相变及可能的螺旋基态，为量子磁性材料探索提供了新方向。
2025-06-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ab initio study of magnetism in pristine and defective MnBi2Te4
Institute of Condensed Matter and Nanosciences (IMCN), Université catholique de Louvain (UCLouvain)（凝聚态与纳米科学研究所，天主教鲁汶大学）
利用从头计算方法系统研究了实验报道的各类缺陷对块体和单层MnBi2Te4磁性的影响，发现Mn空位和富Mn缺陷增强块体铁磁性，缺陷通过改变交换相互作用导致不同磁基态。
2026-06-09 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio investigations of point and complex defect structures in B2-FeAl
本文通过理论、实验和计算研究了B2型Fe-Al合金的缺陷结构和相应的缺陷浓度。我们已经使用从头计算框架，以调查的缺陷结构。为了对B_2-FeAl中的高缺陷浓度进行合理的解释，我们不再局限于点缺陷，而是将工作扩展到缺陷复合体。计算了可能的缺陷形成能与化学势的依赖关系，并仔细研究了超晶胞尺寸和磁性的影响。计算结果表明，在富Fe区，双Fe反位，中间区（即化学计量比）的单Fe空位和双Al反位是接近富Al区的主要缺陷，富Al区主要是不稳定的。从所获得的缺陷形成能，在不同的温度相对于Al浓度的B2-FeAl的缺陷浓度计算。结果表明，随着Al含量的增加和温度的升高，空位含量逐渐增加。在所有温度范围内，主要缺陷是在精确化学计量下的单一Fe空位，并且在1450 K下检测到最高的单一Fe空位含量为1.6%。
2021-01-15 cond-mat.mtrl-sci
Fundamental Crystal Field Excitations in Magnetic Semiconductor SnO$_2$:Mn,Fe,Co,Ni
直接测量掺杂剂$3d$金属中的元素电子激发对于理解它们如何作为其主体材料的一部分起作用是必不可少的。通过计算的晶体场分裂的$3d$电子带，它示出了过渡金属Mn，Fe，Co和Ni是如何纳入到SnO $_2$。晶体场分裂的共振非弹性X射线散射（RIXS）实验，精确测量这些基本的$dd$激发。光谱特征的起源可以通过这种比较来确定和识别，从而增加对这些掺杂剂金属如何自我掺杂并修改主体的电子和磁性的理解;以及当掺入其他半导体材料时，每种元素如何不同。我们发现，氧空位的形成不能发生在最近的相邻网站的金属原子，而是必须驻留在至少两个配位球以外。主体内的掺杂剂的配位然后可以明确地与$d$ -电子构型和能量相关。这种方法有助于理解本地晶体配位和电子/磁性之间的重要联系。
2019-08-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Plentiful magnetic moments in oxygen deficient SrTiO3
利用关联能带理论研究了SrTiO $_3$中不同排列的氧双空位和氧三空位团簇的磁性和电子性质。空穴和电子掺杂的缺氧SrTiO $_3$产生不同程度的磁化作为一个结果的局部磁矩之间的相互作用在缺陷的网站。不同种类的Ti原子轨道杂化被描述为掺杂水平和缺陷几何形状的函数。我们发现，在SrTiO $_{3-δ}$的磁性是敏感的相邻空位的位置，载流子密度，和空位-空位相互作用的安排。在没有空位掺杂电子的情况下观察到永久磁矩。我们的氧空位的带电集群的描述拓宽了以前的单和多空位的描述，并指出了在原子水平上的缺陷的控制形成的重要性，实现过渡金属氧化物基器件具有理想的磁性能。
2015-02-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magnetism in Disordered Graphene and Irradiated Graphite
采用平均场哈伯德模型和第一性原理计算相结合的方法，系统地研究了无序石墨烯和辐照石墨的磁性.通过考虑石墨烯的大尺度无序模型，我得出结论，只有单原子缺陷可以在石墨烯基材料中诱导铁磁性。石墨烯层的保留的堆叠顺序被示出为实现有限的净磁矩的辐照石墨的另一个必要条件。氢的结合和扩散的从头计算和电子-空位复合进一步证实了堆积顺序在质子轰击石墨的$π$ -电子铁磁性中的关键作用。
2008-07-17 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effect of O-doping or N-vacancy on the structural, electronic and magnetic properties of MoSi2N4 monolayer
本文采用第一性原理计算研究了四种缺陷（ONout，ONin，VNout和VNin）对MoSi_2N_4单层膜结构、电学和磁学性质的影响。计算结果表明，这四种缺陷都导致了O掺杂或N空位周围的结构畸变，从而改变了晶格常数和单层高度h.具体地，ONout或ONin增加晶格参数，但VNout或VNin相反。ONout或VNout增加单层高度，而ONin或VNin的高度降低。这四种缺陷对MoSi_2N_4单层膜的电子性质都有重要影响，它们都能引起MoSi_2N_4从半导体到金属的转变。ONin或VNin在MoSi_2N_4单层中从非磁性到亚铁磁性的转变中起着至关重要的作用。随后研究了双轴应变对两个具有ONin和VNin的系统的磁性能的影响。结果表明，当应变从-3%增加到10%和从-9%增加到10%时，ONin和VNin两个系统的总磁矩对双轴应变的敏感性降低，而Mo原子上的局部磁矩则增加.此外，亚铁磁态和顺磁态之间的磁相变被发现发生在约-4%应变和范围从-10%到-9%的范围内的两个系统与ONin和VNin，分别。该研究可为MoSi 2 N4单层在自旋电子和磁性材料中的应用提供指导。
2020-12-08 cond-mat.mtrl-sci
Temperature-dependent magnetism in Fe foams via spin-lattice dynamics
采用自旋-晶格动力学方法研究了泡沫铁的磁性。泡沫中的磁化强度的温度依赖性被确定为泡沫中的表面原子的分数，nsurf的函数。泡沫材料的居里温度随nsurf近似线性下降，而临界磁化强度指数的增加更为强烈。如果数据绘制为表面原子的分数的函数，合理的协议与最近的数据上的空位填充的铁晶体和新的数据上的空隙填充的晶体观察到的临界。临界温度和临界指数也依赖于表面原子的配位。虽然我们发现的下降是相对较小的，它暗示了改进的拓扑结构的泰勒磁性能的使用的可能性。
2022-04-21 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
The missing atom as a source of carbon magnetism
原子空位对石墨烯类材料的力学、电学和磁学性能有很大的影响。通过在石墨表面上人工产生孤立的空位并在原子尺度上测量它们的局域态密度，我们已经展示了单个空位如何改变这种石墨烯类系统的电子性质。我们的扫描隧道显微镜实验，辅以紧束缚计算，揭示了存在一个尖锐的电子共振费米能量周围的每一个单一的石墨空位，这可能与形成局部磁矩，并意味着一个显着的减少载流子的流动性。虽然单层石墨烯中的空位自然会导致任意符号的磁耦合，但我们的研究结果表明，仅通过随机去除单个C原子就可以在多层石墨烯样品中诱导宏观亚铁磁态。
2010-02-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anomalous magnetism in hydrogenated graphene
我们重新审视的问题，在石墨烯中的局部时刻形成由于化学吸附的单个原子氢或其他类似的sp $^3$共价官能化。我们用单轨道Hubbard模型来描述石墨烯，使得H的化学吸附等效于蜂窝晶格中的空位。为了规避与周期性晶胞相关的人工制品，我们使用高达$8\times10^5$站点的巨大模拟单元，或者允许在原始无限蜂窝晶格中建模单个空位的嵌入方案。我们发现三个结果，强调在这个系统中的磁矩（$m$）的异常性质。首先，在非相互作用（$U=0$），零温度（$T=0$）的情况下，$m(B)$是一个连续的光滑曲线与发散的磁化率，不同的阶梯式常数函数发现一个单一的不成对的自旋在一个有间隙的系统。第二，对于$U=0$和$T>0$，线性磁化率遵循指数为$α=0.77$的幂律$\propto{T}^{-α}$，不同于传统的居里定律。对于$U>0$，在平均场近似下，积分矩小于$m=1μ_B$，与使用周期性晶胞的结果相反。这三个结果突出了由石墨烯中的sp $^3$官能化引起的局部矩的磁响应与间隙系统中的局部矩的磁响应不同，对于间隙系统，磁矩是量子化的并且遵循居里定律，并且与导体中的泡利顺磁性不同，对于泡利顺磁性，线性磁化率可以定义为$T=0$。
2017-03-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Local polarization in oxygen-deficient LaMnO$_3$ induced by charge localization in the Jahn-Teller distorted structure
已知过渡金属钙钛矿氧化物的功能性质是由磁性、极化、应变和化学计量的复杂相互作用产生的。在这里，我们表明，与合作的Jahn-Teller失真的材料，如LaMnO $_3$（LMO），轨道顺序也可以耦合到缺陷化学和诱导新的材料性能。在低温下，LMO表现出强烈的Jahn-Teller畸变，分裂高自旋Mn $^{3+}$离子的$e_g$轨道，并导致交替的长、短和中间Mn-O键。我们的DFT+ $U$计算表明，作为这种轨道顺序的结果，在LMO的氧空位形成时的电荷本地化不同于其他锰氧化物，如SrMnO $_3$，其中两个额外的电子减少两个Mn的网站相邻的空缺。在LMO中，缺陷周围的弛豫取决于哪种类型的Mn-O键被破坏，影响$d$ -轨道能量并导致相对于空位的不对称和极性过剩电子定位。此外，我们表明，锰-O键长，轨道顺序，从而电荷本地化和极性是可调的通过应变。
2020-02-23 cond-mat.mtrl-sci
Spin-Polarized Ground States and Ferromagnetic Order Induced by Low-Coordinated Surface Atoms and Defects in Nanoscale Magnesium Oxide
利用混合密度泛函理论研究了表面低配位原子对MgO纳米晶缺陷诱导磁性的影响。已经证明，当Mg空位被引入到立方体状MgO团簇的角部时，磁态的总能量比单重态的总能量低1-2 eV，导致自旋极化的基态。自旋密度不仅位于邻近角落Mg空位的周围O原子处，而且还沿着方向延伸到远处（1 nm或更长）的低配位表面O原子<110>。这种定向自旋离域允许远程Mg空位-Mg空位相互作用，最终导致自发的长程铁磁相互作用。
2012-08-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Impurity-Ion pair induced high-temperature ferromagnetism in Co-doped ZnO
磁性3d离子掺杂到宽禁带氧化物中显示出室温铁磁性的特征，尽管它们的浓度比传统磁体中的浓度小两个数量级。这些特殊材料的原型是Co掺杂的ZnO，其室温铁磁性的解释仍然难以捉摸。在这里，我们表明，磁性来源于Co2+氧空位对与部分填充的水平接近ZnO导带最小值。这些对之间的磁相互作用是足够长的范围内，在中等浓度下引起渗滤。然而，磁相关集群大到足以显示在室温下的滞后已经形成低于逾渗阈值，并解释目前的实验结果。我们的工作表明，在ZnO：Co的磁性是完全由本征缺陷和相图。这表明了一种通过控制自旋电子学材料的本征缺陷来定制其磁性的方法。
2008-01-31 cond-mat.mtrl-sci
