Subsurface impurities and vacancies in a three-dimensional topological insulator
利用强拓扑绝缘体（TI）的三维微观晶格模型，我们研究了表面和亚表面位置的潜在杂质和空位。对于所有的杂质位置，我们发现杂质诱导的共振态的能量成正比的杂质强度的倒数，虽然所需的低能量共振态的杂质强度增加与杂质的深度。对于深入材料15层的强杂质和空位，共振峰将出现在表面能谱中的狄拉克点处及其周围，将原始狄拉克点分裂成位于偏离中心的两个节点。此外，我们还研究了深埋在体内部的空位簇，发现了单空位和多空位的零能共振态。只有完全对称的多位空位团才显示出从体隙中排出的共振态。
2012-09-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Attraction-repulsion transition in the interaction of adatoms and vacancies in graphene
石墨烯中两个共振杂质的相互作用具有长程特性，当两个吸附原子位于同一子晶格上时，它们之间的排斥作用较弱，而当两个吸附原子位于不同子晶格上时，它们之间的吸引作用较强。我们揭示了这种吸引力来自于一个单一的能级。这开辟了通过调整化学势来控制杂质相互作用的符号的可能性。对于许多随机分布的杂质（吸附原子或空位），这可能提供一种方法来实现从聚集到分散的受控过渡。
2015-07-11 cond-mat.mes-hall
Symmetry-protected coherent transport for diluted vacancies and adatoms in graphene
我们研究了低浓度的吸附原子或单个空位在其他清洁石墨烯的线性响应输运性质中的影响。这些杂质被视为本地化的轨道，并为每种类型的两种情况下，不同的耦合对称性进行了研究。对于吸附原子，我们认为顶部和空心网站吸附（TOP和HS）。对于空位，我们研究了软键重构（REC）的杂质形成，以及在未重构空位（VAC）中电荷积累的更对称的情况。我们的结果表明，当石墨烯-杂质耦合不具有$C_{3v}$对称性（TOP和REC）时，输运由通常的杂质散射决定。相反，VAC杂质在狄拉克点处与电子态解耦，并且对于电荷中性的样品，对电阻率没有贡献。此外，反转对称性守恒HS杂质也从整个布里渊区的动量的整个集合中解耦，并且在宽的参数范围内对电阻率没有贡献。这些行为分别受到$C_{3v}$和反转对称性的保护，并且对于更一般的杂质模型持续存在。
2016-08-30 cond-mat.mes-hall
Impact of clustering of substitutional impurities on quasiparticle lifetimes and localization
本文提出一种修正的T矩阵方法，通过引入聚集概率参数研究替代杂质聚集对准粒子寿命和局域化的影响，并与KWANT数值计算结果高度一致。
2023-03-20 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Thermoelectric Properties of Silicon Carbide Nanowires with Nitrogen Dopants and Vacancies
采用原子模拟方法研究了含氮杂质和[111]方向空位的立方相掺锌碳化硅纳米线（SiCNW）的热电性能。研究发现，通过掺杂N杂质和制造Si空位，可以显著提高SiCNW的热电优值ZT。为了获得大的ZT，我们研究了可能的能量稳定的配置，并披露，当N掺杂剂位于中心，少量的Si空位在角落是最有利的n型纳米线，而大量的Si空位扩展到平坦的边缘位置是最有利的p型纳米线。对于直径为1.1 nm、长度为4.6 nm的SiCNW，在900 K时，n型的ZT值可达1.78。还讨论了长SiCNW获得较高ZT值的条件。
2012-02-24 cond-mat.mes-hall
Gap Opening by Asymmetric Doping in Graphene Bilayers
我们研究了非对称掺杂引起的石墨烯双层膜电子光谱中的能隙开放。两个替代杂质（硼受体和氮供体）和吸附的钾供体被认为是。与掺杂剂浓度的间隙演变的情况下，其中层之间的不对称性是由外部电场引起的。吸附的钾的效果是类似的电场，但替代杂质的行为完全不同，显示出较小的带隙和大的灵敏度无序和亚晶格占领。
2010-12-11 cond-mat.mes-hall
Electronic properties of substitutional impurities in graphene-like C$_2$N, $tg$-C$_3$N$_4$, and $hg$-C$_3$N$_4$
采用密度泛函理论计算方法研究了石墨烯类纳米多孔材料C $_2$ N、$tg$ -和$hg$ -C $_3$ N $_4$中取代杂质的电子和结构性质.我们考虑四种类型的杂质：碳位上的硼取代（B（C））、氮位上的碳取代（C（N））、碳位上的氮取代（N（C））和氮位上的硫取代（S（N））。从结合能计算，我们发现，C（N）和B（C）的取代是最积极的有利的，并诱导小键修改附近的杂质，而S（N）诱导强烈的晶格畸变。尽管所有研究的杂质都在这些材料的带隙内诱导缺陷能级，但它们的电子性质是截然不同的，这取决于杂质作为受体或供体的行为。还观察到受体（供体）波函数仅由来自杂质本身和/或邻近位点的$σ$（$π$）轨道组成。因此，受体波函数指向孔隙，而供体波函数在整个相邻原子中延伸得更多，这是一种可以进一步探索以修改这些材料与吸附物之间相互作用的性质。此外，杂质的性质显示出很强的位置敏感性和基态结合能范围从$0.03$到$1.13$ eV，从而提供了一个有趣的路线，用于调整这些材料的光学性质。最后，自旋极化计算表明，所有的杂质配置有一个磁性基态，从自旋分裂的杂质水平上升。在一些配置中，可以在间隙内找到一个以上的杂质能级，其中两个可能被探索为单光子发射的两能级系统，最近在TMDC上的缺陷复合物上提出了类似的建议。
2020-10-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effects of nitrogen-doping configurations with vacancies on conductivity in graphene
我们研究了含不同结构点缺陷的氮掺杂石墨烯中的电子输运：单取代或双取代氮原子和氮空位复合物。数值计算结果使用量子力学Kubo-Greenwood形式主义。石墨烯晶格中的氮取代采用独立的自洽从头计算的散射势来模拟。各种定量和定性的导电行为的变化，揭示了石墨和吡啶型N缺陷在石墨烯。对于最常见的类石墨结构的N-掺杂的石墨烯，我们也考虑的相关性和取代N原子的排序的情况下。与其随机分布的情况相比，相关N掺杂剂的电导率提高了几倍，有序掺杂剂的电导率提高了几十倍。复合缺陷中空位的存在以及N掺杂剂的有序化抑制了石墨烯中导电性的电子-空穴不对称性。
2014-05-28 cond-mat.mes-hall
First-principles study of the electronic and optical properties of Ho$_{\rm W}$ impurities in tungsten disulfide
研究了掺杂取代型钬杂质（Ho $_{\rm W}$）的单层（SL）二硫化钨（WS $_2$）的电子和光学性质。虽然Ho比W大得多，但采用包括自旋-轨道耦合的密度泛函理论（DFT）表明Ho：SL WS $_2$是稳定的。利用自旋相关密度泛函理论计算了Ho杂质的磁矩为4.75 $μ_B$。在光谱中识别的光学选择规则与通过群论导出的光学选择规则完全匹配。中性Ho $_W$杂质的存在引起了在能带结构中具有f轨道特征的局域杂质态（LIS）。利用Kubo-Greenwood公式和Kohn-Sham轨道，我们得到了磁化率张量Im $χ_{\parallel}$和Im $χ_{\perp}$的面内和面外分量的类原子尖锐跃迁.光学共振与实验数据符合得很好。
2022-03-09 cond-mat.mes-hall
Native defects in hybrid C/BN nanostructures
采用第一性原理计算对具有半金属性质的边缘混杂C/BN纳米片和纳米管进行了替代性缺陷和空位的计算。形成能表明，缺陷形成优先在石墨烯和BN域之间的界面，而不是在这些域的中间，和取代缺陷占主导地位的空位。化学控制可用于促进缺陷在C-B界面（富氮环境）或C-N界面（贫氮环境）处的定位。虽然这里已经考虑了大的缺陷浓度（106 cm-1），但是当缺陷局限于C-B界面处时以及对于局限于C-N界面处的带负电荷的缺陷，半金属性质可以存在，因此，如果在合成期间方便地设计这些点缺陷，则理论上针对这些带负电荷的纳米界面预测的有希望的磁性可能不会被点缺陷破坏。
2011-11-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Transport signatures of Kondo physics and quantum criticality in graphene with magnetic impurities
局域磁矩已被预测发展在石墨烯样品与空位或吸附。这种磁性杂质和石墨烯的狄拉克准粒子之间的相互作用导致了显着的多体现象，到目前为止，实验工作已经证明了这一点。在这篇文章中，我们研究了石墨烯中原子杂质稀系综的量子临界性和近藤物理的热力学、光谱和输运特征。我们考虑空位和吸附原子，要么打破或保持石墨烯的$C_{3v}$和反转对称性。在中性石墨烯样品中，所有情况下显示依赖于量子临界性，从而导致非对称杂质的增强的杂质散射，其方式类似于由非对称共振散射体形成的束缚态。近藤的相关性只出现在存在一个背门，估计近藤温度以及在实验范围内的所有杂质类型。对于电荷中性的破介杂质，通过$T^{-2}$电阻率缩放来指示量子临界性，从而导致低温下的完全绝缘行为，而低温电阻率平台出现在非临界和近藤区域。相比之下，从对称的空缺和中空的网站吸附的电阻率的贡献消失在电荷中性和任意背栅电压，分别。这意味着，本地探测方法需要检测近藤和量子临界签名，在这些保密的情况下。
2017-03-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Disordered graphene Josephson junctions
采用基于Chebyshev-Bogoliubov-deGennes方法的紧束缚方法描述了无序单层石墨烯约瑟夫森结。包括由空位、波纹或带电杂质引起的散射。我们计算了约瑟夫森电流，并研究了多重Andreev反射的性质，多重Andreev反射导致束缚态出现在超导能隙以下的能量态密度的峰值。在单原子空位的存在下，我们观察到一个强大的抑制的超电流，这是一个强谷间散射的后果。虽然晶格变形不应该引起谷间散射，我们发现，超导仍然被抑制，这是由于赝磁势垒的存在。对于带电杂质，我们考虑两种情况，这取决于平均掺杂是否为零，即存在电子空穴水坑，或有限的。在这两种情况下，短程杂质强烈影响超电流，类似于空位的情况。
2014-10-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Electronic and magnetic properties of graphene quantum dots with two charged vacancies
采用平均场哈伯德模型研究了六边形石墨烯量子点中两个空位系统的电磁性质，该系统的电磁性质是电荷杂质的库仑势强度$β$和它们之间的距离R的函数.对于$β=0$，空位的磁性由Lieb规则决定，其中相反的（相同的）子晶格空位反铁磁性地（铁磁性地）耦合并表现出费米振荡。在这里，我们证明了一个非磁性制度内的亚临界区域的出现：作为库仑势强度增加到$β\sim 0.1$，在达到受抑原子崩溃制度，磁化强度被强烈抑制和基态总自旋由$S_{z}=0$给出的相反和相同的亚晶格空位配置。在扩展平均场哈伯德模型中考虑电子-电子长程相互作用时，对于$R < 27 \ Å $，其阻挫坍缩的临界值从$β_{cf} \sim 0.28$增加到$β_{cf} \sim 0.36$.
2020-08-20 cond-mat.mes-hall
Magnetization profile for impurities in graphene nanoribbons
石墨烯相关材料的磁性，特别是自旋极化边缘状态预测的原始石墨烯纳米带（GNR）与某些边缘几何形状最近受到了广泛的关注，由于一系列可能的技术应用。然而，原始GNRs的磁特性预测在边缘无序的存在下不会特别稳健。在这项工作中，我们研究的磁性GNRs掺杂过渡金属原子使用平均场哈伯德和密度泛函理论技术相结合。研究了两种主要的GNR边缘几何形状-扶手椅形和锯齿形，杂质位置对GNR中掺杂物的磁矩的影响。力矩配置文件计算整个宽度的替代和吸附的杂质和定期功能观察到的边缘GNRs，特别是在带状。与边缘态诱导磁化的情况下，嵌入GNRs的磁性杂质的时刻被发现是特别稳定的边缘障碍的存在下。我们的研究结果表明，过渡金属掺杂的GNRs的磁性能比那些由于边缘几何形状而固有地产生的力矩更鲁棒。
2011-08-31 cond-mat.mes-hall
Imaging atomic vacancies in commercially available black phosphorus
黑磷（BP）由于其直接的0.4- 1.5eV层依赖性带隙和高迁移率而受到显著关注。由于BP器件依赖于大块晶体的剥离，因此需要了解源材料中的原生杂质和缺陷。特别是，样品通常是p掺杂的，但掺杂的来源还不清楚。在这里，我们使用扫描隧道显微镜和光谱比较两个商业来源的BP样品的原子缺陷。尽管这些源产生的晶体在杂质原子上有一个数量级的差异，但我们观察到了类似的缺陷密度和p掺杂水平。我们将这些缺陷归因于磷空位，并提供证据表明它们是p型掺杂的来源。我们还比较了这些原生缺陷的空气暴露引起的，并表明它们是不同的，可能更重要的电子结构的控制。这些结果表明，与市售材料中普遍存在的空位相比，BP中的杂质起次要作用，并且需要更好地控制空位缺陷。
2017-12-22 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Kondo Impurities in Two Dimensional MoS2 for Achieving Ultrahigh Thermoelectric Powerfactor
局部磁性杂质所产生的原子空位在二维（2D）纳米片被预测有一个深刻的影响，电荷传输由于共振散射，并提供了一个处理通过近藤效应增强热电性能。然而，这些杂质的影响往往被掩盖的外部波动和乱层界面，因此，它是非常具有挑战性的实验探测磁性杂质和热电参数之间的相关性。在这项工作中，我们证明，通过将二硫化钼放置在六方氮化硼衬底上，在硫空位处观察到高达~50.0 meV的导子带的巨大自旋分裂，这表明这些是局部磁性状态。输运测量揭示了高导电n型MoS 2中的大的异常正塞贝克系数，其起源于由近藤效应描述的费米能级附近的准粒子共振。此外，通过调节化学势，在低维材料中获得了50 mW/mK ~ 2的记录功率因数。我们的工作表明，2D材料的缺陷工程提供了一种控制近藤杂质和调整热电输运的策略。
2019-01-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Defect engineering of the electronic transport through cuprous oxide interlayers
采用第一性原理计算和非平衡格林函数方法研究了Au-（Cu $_{2}$ O）$_n$ -Au结的电子输运性质.改变厚度的效果（即，$n$）以及点缺陷和阴离子取代的研究。对于所有的铜$_{2}$ O厚度的电导是更增强的散装样（在近界面）的缺陷，与O空位和Cl替代缺陷的例外。对于厚的Cu $_{2}$ O结，Cu缺陷和N替代以及Cl替代和N替代导致类似的传输行为。与最近的实验观察一致，发现N和Cl掺杂增强电导。Frenkel缺陷，即，O间隙缺陷和O替代缺陷的叠加导致显著高的电导。从缺陷形成能的分析，铜空位被发现是特别稳定的，与早期的实验和理论工作。
2016-05-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Uncovering the atomic structure of substitutional platinum dopants in MoS$_2$ with single-sideband ptychography
本研究利用单边带叠层成像技术，在低电子剂量下可靠识别MoS2中取代型Pt掺杂剂及硫空位缺陷的原子结构，克服了HAADF-STEM的局限，为二维材料原子尺度工程提供了新途径。
2025-05-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Diffusion and criticality in undoped graphene with resonant scatterers
一个通用的理论来描述石墨烯与任意数量的孤立的杂质。该理论提供了一个有效的电荷输运的数值分析的基础，并应用于计算的最小电导率的石墨烯与共振散射体。在光滑共振杂质的情况下，电导率随杂质浓度的增加而线性增长，与对称类DIII的重整化群分析一致。对于空位（或强现场潜在的杂质）的电导率饱和在一个恒定的值，这取决于两个子晶格之间的空位分布的对称类BDI预期。
2010-06-16 cond-mat.mes-hall
Band dispersion of graphene with structural defects
我们使用两种互补的方法研究了具有随机分布结构缺陷的石墨烯的能带色散，紧束缚哈密顿量的精确对角化和实现自洽T矩阵近似。我们确定了三种不同类型的杂质导致在狄拉克点附近的定性不同的光谱。首先，共振杂质，如空位或585缺陷，导致在狄拉克点处的光谱的拉伸，具有有限的局域态密度。这种类型的光谱已经通过光电子能谱在外延石墨烯中观察到，并在文献中广泛讨论。第二，非共振（弱）杂质，如成对空位或斯通-威尔士缺陷，不拉伸光谱，但提供随能量增加的谱线加宽。最后，破坏亚晶格对称性的无序，例如只在一个亚晶格中放置空位，在狄拉克点周围打开一个能隙，并在这个能隙的中间产生一个杂质带。我们发现这两种方法的结果之间的良好协议，也与实验测得的光谱。
2018-10-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Graphene plasmons: impurities and nonlocal effects
这项工作分析了石墨烯样品表面的杂质和空位如何影响其光学电导率和等离子体激元激发。在自洽的格林函数公式中分析了这种无序，并充分考虑了非局域效应。结果表明，杂质修改的线性光谱，并产生一个杂质带，其位置和宽度取决于我们的模型的两个参数，杂质的密度和强度。杂质带的存在强烈地影响电磁响应和等离子体激元损耗。此外，我们讨论了如何杂质带的位置可以从实验中获得的等离子体色散关系，并讨论这在传感的上下文中。
2017-10-29 cond-mat.mes-hall physics.optics
Energetic, structural and electronic features of Sn-, Ga-, O-based defect complexes in cubic In2O3
采用密度泛函理论研究了含Sn、Ga和O杂质的立方In2O3晶体的缺陷能形成、晶格畸变和电子结构.不同类型的点缺陷，由1至4个原子的Sn，Ga和O的替代和间隙（结构空位）的位置，进行了检查。结果表明，替代Ga和Sn缺陷的形成是自发的，而间隙缺陷的形成需要激活能。研究发现间隙Ga缺陷的施主行为，导带分裂为轻、重电子两个子带。间接地，间隙O缺陷表现出受体样的行为与形成的受体能级或带隙内的子带。所得结果对于准确描述含替位和间隙缺陷的In_2O_3中的输运现象具有重要意义。
2020-02-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
First-Principles Study of the Electronic and Magnetic Properties of Defects in Carbon Nanostructures
理解石墨烯纳米结构的磁性有助于未来的自旋电子学应用。已知这些磁特性主要取决于缺陷的存在。在这里，我们回顾了我们最近的理论研究，使用密度泛函计算的两种类型的缺陷在碳纳米结构：取代掺杂与过渡金属，和sp $^3$型缺陷与有机和无机分子的共价官能化。我们专注于这些缺陷，因为它们可以用来在石墨烯基材料中产生和控制磁性。我们的主要结果总结如下：i）取代金属杂质是完全理解使用的模型的基础上的金属原子的$d$状态和与未重构的D $_{3h}$碳空位的缺陷能级之间的杂化。我们确定了三种不同的制度，与占领不同的杂交水平，这决定了这种类型的掺杂获得的磁性能; ii）1.0 $μ_B$的自旋矩总是诱导化学功能化时，一个分子化学吸附在石墨烯层通过一个单一的C-C（或其他弱极性）共价键。吸附物之间的磁耦合显示了一个关键的依赖于亚晶格吸附网站。这种效应类似于H吸附，然而，具有普遍性; iii）可以使用应变来控制替代金属杂质的自旋矩。特别是，我们表明，虽然镍替代是非磁性的平面和无应变的石墨烯，这些缺陷的磁性可以通过施加单轴应变或曲率的石墨烯层激活。这些结果为石墨烯及相关材料中缺陷诱导磁性的形成和控制提供了关键信息。
2013-04-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic Transport in Disordered Bilayer and Trilayer Graphene
在单电子紧束缚模型的框架下，对双层和三层石墨烯的电子输运性质进行了详细的数值研究。各种类型的障碍被认为是，如共振（氢）杂质，空位，短期或长期的高斯随机电位，和高斯随机最近邻跳跃。该算法基于含时薛定谔方程的数值解，并应用于计算包含数百万个原子的大样本的态密度和电导率（通过久保公式）。在所考虑的情况下，离中性点足够远，取决于无序的强度和堆叠顺序，发现线性或次线性电子密度依赖的电导率。（每层）在电荷中性点处对于双层和三层石墨烯是相同的，与杂质的类型无关，但是在中性点附近的最小电导率的平台仅在存在源于杂质带的形成的谐振杂质或空位的情况下观察到。
2010-12-31 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
Large scale calculations of thermoelectric transport coefficients: a case study of γ-graphyne with point defects
缺陷如空位和杂质会对热电材料的输运性质产生深远的影响。然而，它通常是相当困难的直接计算的热电性能的缺陷包含系统通过第一性原理方法，因为需要非常大的超级电池。本文基于线性响应理论和核多项式方法，提出了一种计算任意化学势和温度下含有数百万个原子的大系统热电输运系数的有效方法。作为原型例子，我们考虑了大尺度γ-石墨片中的稀空位和氢杂质，并讨论了它们对热电输运性质的影响。
2017-07-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Interlayer coupling enhancement in graphene/hexagonal boron nitride heterostructures by intercalated defects and vacancies
在二维原子晶体中，六方氮化硼（hBN）是制备异质结构的最引人注目的材料之一，具有独特的性质。我们进行第一性原理计算，以确定插入的金属原子和空位是否可以介导界面耦合和影响石墨烯/hBN异质结构的结构和电子性质。金属杂质原子（Li、K、Cr、Mn、Co和Cu）作为石墨烯和hBN片之间的非本征缺陷产生掺杂$n$的石墨烯。我们还考虑了本征空位缺陷，并发现hBN中的硼单空位作为石墨烯的磁性掺杂剂，而hBN中的氮单空位作为石墨烯的磁性掺杂剂。相比之下，hBN中最小的三角形空位缺陷不太可能导致石墨烯的电子输运发生显著变化。我们的研究结果表明，hBN层与一些空位或金属杂质增强层间耦合的石墨烯/hBN异质结构相对于电荷掺杂和电子散射。
2014-04-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
