Thermally stable carbon-related centers in 6H-SiC: photoluminescence spectra and microscopic models
最近的从头算计算[Mattausch等人，B 70，235211（2004）]揭示了在6 H-SiC中的三碳反位（C_3）_Si和U光致发光中心之间的可能联系[Evans等人，B 66，35204（2002）]。然而，一些预测的振动模式并没有在实验中观察到。在这里，我们报告的实验，确实证实了存在一个低能量模式的U-中心（以及HT 3-和HT 4-中心的光谱细节类似的U-中心）。我们计算了（C_3）_Si缺陷的同位素分裂，发现与我们的数据几乎完全一致。此外，我们还讨论了碳双间隙（C_2）_Hex作为Z-和HT 5-中心的模型。同位素分裂也很好地再现，但本地模式能量的绝对值显示约10毫电子伏的差异。
2006-03-23 cond-mat.mtrl-sci
Modeling of silver transport in cubic SiC: Integrating molecular dynamics, bounds averaging, and uncertainty quantification
North Carolina State University（北卡罗来纳州立大学）；Idaho National Laboratory（爱达荷国家实验室）；Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）；Entergy Operations Inc.（安特吉运营公司）；Electric Power Research Institute（电力研究院）
本文提出了一种整合分子动力学、边界平均和不确定性量化的模型，用于研究立方碳化硅中银的传输机制，并通过修正陷阱效应提高预测精度。
2025-08-20 cond-mat.mtrl-sci
Reconstruction and thermal stability of the cubic SiC(001) surfaces
采用从头算分子动力学模拟研究了立方相SiC的（001）面。我们表明，C-终止的表面可以有不同的c（2x2）和p（2x 1）重建，这取决于制备条件和热处理，我们建议实验探针，以确定各种重建的几何形状。此外，我们表明，硅终止的表面表现出p（2x 1）重建在T=0，而高于室温，他们之间的二聚体行和理想的几何形状低于500 K振荡，并采样几个模式，包括c（4x 2）高于500 K。
1996-08-26 cond-mat.mtrl-sci mtrl-th
Molecular Beam Epitaxy Growth of Scandium Nitride on Hexagonal SiC, GaN, and AlN
在GAN（0001）/SiC、AlN（0001）/Al_2 O_3和6 H-SiC（0001）六方衬底上用射频等离子体辅助分子束外延（RF plasma assisted MBE）生长了氮化钪（ScN）薄膜，得到了面心立方（岩盐）晶体结构，其面外取向为（111），而不是六方取向。首次在外延过程中通过原位电子衍射观察到了立方（111）孪晶结构，并通过电子背散射衍射检测到了孪晶畴，并与X射线衍射得到了进一步的证实。在750 ℃的生长温度下，外延的ScN薄膜显示出非常光滑的亚纳米表面粗糙度。随温度变化的霍尔效应测量表明恒定的高n型载流子浓度约为1x 1020/cm 3，电子迁移率约为20 cm 2/Vs。
2019-08-02 cond-mat.mtrl-sci
Uniaxial stress tuning of interfacial thermal conductance in cubic BAs/4H-SiC heterostructures
利用近第一性原理精度的机器学习势和非平衡分子动力学，研究 cBAs/4H-SiC 界面热导，发现 B-C 键合及垂直单轴应力可显著提升 ITC。
2025-06-14 cond-mat.mtrl-sci
High Thermal Conductivity in Wafer Scale Cubic Silicon Carbide Crystals
高导热电子材料是高性能电子和光子器件的关键组成部分，无论是作为有源功能材料还是热管理材料。我们报告了一个各向同性的高热导率超过500 W m-1 K-1，在室温下，在高品质的晶圆级立方碳化硅（3C-SiC）晶体，这是第二高的大晶体（仅超过金刚石）。此外，发现相应的3C-SiC薄膜具有创纪录的高的面内和跨面热导率，甚至高于具有相同厚度的金刚石薄膜。我们的研究结果解决了一个长期存在的难题，即3C-SiC的热导率的文献值令人困惑地低于结构更复杂的6 H-SiC。进一步的分析表明，在这项工作中观察到的高热导率来自于3C-SiC晶体的高纯度和高晶体质量，这排除了3C-SiC中异常强烈的缺陷-声子散射。此外，通过集成3C-SiC与其他半导体外延生长，我们表明，测得的3C-SiC-Si TBC是最高的半导体接口。这些发现不仅提供了基本的声子输运机制的见解，也表明3C-SiC可能构成一个优秀的宽带隙半导体应用的电力电子作为有源元件或衬底。
2022-07-12 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Pressure-Induced Mechanical Instabilities in Cubic SiC: Structural and Electronic Properties
本研究通过紧束缚分子动力学与路径积分模拟，探究静水压和单轴压力对3C-SiC结构与电子性质的影响，揭示了力学失稳点处带隙消失及相关物理量的异常行为。
2025-09-02 cond-mat.mtrl-sci
Deep learning inter-atomic potential for irradiation damage in 3C-SiC
本文提出一种结合深度学习框架与平滑ZBL屏蔽核排斥势插值的原子间势，用于3C-SiC辐照损伤分子动力学模拟，在缺陷形成能和阈位移能等关键性质上比传统解析势更接近DFT结果，解决了经验势不一致的难题。
2023-05-31 cond-mat.mtrl-sci
High quality and wafer-scale cubic silicon carbide single crystals
本文提出利用顶部籽晶溶液生长技术在4H-SiC衬底上实现3C-SiC的热力学优势生长，成功制备出2~4英寸高质量晶圆级立方碳化硅单晶，为高性能功率电子器件提供了可行路径。
2023-04-18 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Density-functional theory calculation of hydrogen solubility in cubic silicon carbide at finite temperatures
Pacific Northwest National Laboratory（太平洋西北国家实验室）
利用密度泛函理论从头算框架预测纯净和缺陷β-SiC中的氢溶解度，发现碳富集非化学计量非晶结构和硅空位显著增强氢溶解度。
2026-06-03 cond-mat.mtrl-sci
Elastic properties of cubic silicon carbide with Si vacancies
Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid, Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC)（马德里材料科学研究所，西班牙国家科学研究委员会）；CNR-IOM Democritos National Simulation Center, Istituto Officina dei Materiali（意大利国家研究委员会材料研究所德谟克利特国家模拟中心）
本研究通过路径积分分子动力学模拟，揭示硅空位及核量子效应会显著改变3C-SiC的弹性质与力学稳定域，为极端环境应用及量子技术提供微观见解。
2026-08-14 cond-mat.mtrl-sci
Effect of van der Waals interactions on the stability of SiC polytypes
密度泛函理论计算与校正的长程色散力，即范德华力（vdW），进行SiC多型体。晶格参数与实验结果吻合较好。此外，在实验中，这表明3C-SiC作为最稳定的多型体的稳定性，再现了目前的计算。讨论了vdW力对电子结构和多型体稳定性的影响。我们观察到，vdW相互作用是更敏感的立方网站比六方网站。因此，vdW力的影响随着多型体的六边形的减小而增加，这导致确认最稳定的多型体是3C-SiC。
2015-12-15 cond-mat.mtrl-sci
Incorporation and control of defects with quantum functionality during sublimation growth of cubic silicon carbide
基于超导体的量子计算的主要缺点是工作温度需要液氦冷却。克服量子技术这一障碍的一种有希望的方法是基于半导体中的深能级缺陷，金刚石中的氮空位（NV）中心是最突出的例子。不幸的是，足够质量的金刚石是稀缺的，这促使人们努力在碳化硅（SiC）中找到类似的缺陷。到目前为止，许多报道集中在辐照3C-SiC和生长材料中的点缺陷的研究。然而，所调查的缺陷或多或少是两者巧合的产物。虽然在辐照材料中，故意产生特定缺陷是相当具有挑战性的，但在采购材料中，缺陷实际上更多是生长和工艺条件的无意副产品。本工作提出了一种新的途径：通过外延升华生长的方法在3C-SiC中引入和控制深能级缺陷。在近红外中观察到的缺陷在175 K/200 K范围内显示出明亮的发光，并且在高达300 K的温度下仍然是可激发的。这可以使工作温度高于低温极限。所有检测到的缺陷的联合起源被分配到碳空位。
2019-06-18 cond-mat.mtrl-sci
Unravelling the oxygen influence in cubic bixbyite In$_2$O$_3$ on Raman active phonon modes by isotope studies
College of Engineering, Swansea University（斯旺西大学工程学院）；Institute of Physical Chemistry, RWTH Aachen University（亚琛工业大学物理化学研究所）
本研究通过同位素实验与理论计算，揭示了立方 In$_2$O$_3$ 中氧对拉曼声子模式的影响，并推测氧空位会导致特定模式红移。
2025-10-24 cond-mat.mtrl-sci
Benchmarking and advancing machine-learning interatomic potentials for 3C-SiC across equilibrium and extreme conditions
Aalto University（阿尔托大学）；Queen's University（女王大学）
针对3C-SiC经验势的不足，提出基于两体和turboSOAP描述符的机器学习势TGAP，涵盖多相及21种缺陷，准确预测熔点、液相结构及碰撞级联，用于辐射损伤模拟。
2026-11-04 cond-mat.mtrl-sci
Impact of stacking faults and domain boundaries on the electronic transport in cubic silicon carbide probed by conductive atomic force microscopy
尽管其对于能量高效功率转换的巨大承诺，但是硅上的立方碳化硅（3C-SiC）的电子质量目前受到异质外延材料中存在的各种扩展缺陷的限制。然而，不同的缺陷对电子运输的具体作用仍在争论之中。在这项工作中，在3C-SiC/Si上的肖特基接触的宏观和纳米尺度的表征进行，以阐明反相界（APB）和堆叠故障（SF）的影响，这些设备的正向和反向的电流-电压特性。通过导电原子力显微镜（CAFM）对3C-SiC的电流分布直接显示了APB作为反向偏置泄漏的主要缺陷的作用，而APB和SF都被示出在正向极化下作为优先电流路径工作。这两种缺陷之间的明显差异也证实了电子输运模拟的一个正面到背面接触的SF和APB。这些实验和模拟结果提供了不同类型的扩展缺陷对基于3C-SiC/Si的垂直或准垂直器件中的电输运所起的作用的图片，并且可以作为通过缺陷工程来改善材料质量的指导。
2020-01-16 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Nuclear quantum effects in structural and elastic properties of cubic silicon carbide
本研究通过路径积分分子动力学模拟，发现核量子效应使3C-SiC的弹性常数和体积模量显著降低，表明在描述其结构和弹性质时必须考虑核量子运动。
2024-05-22 cond-mat.mtrl-sci
Bright room temperature single photon source at telecom range in cubic silicon carbide
单光子发射体在诸如量子密钥分发等量子信息任务中起着重要的作用。在这些协议中，电信波长的光子由于其在光纤中的低传输损耗而被期望。在本文中，我们提出了一个在立方碳化硅（3C-SiC）在电信范围内发射明亮的单光子发射器的研究。我们发现，这些发射体是光稳定的，在室温下与~ MHz的计数率明亮。再加上SiC是一种生长和制造友好的材料，我们的研究结果可能为其未来在量子通信技术应用中的应用铺平道路。
2018-09-15 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Thermal Conductivity of Cubic Silicon Carbide Single Crystals Heavily Doped by Nitrogen
本研究测量了重氮掺杂3C-SiC单晶的热导率，发现掺杂浓度约1020 cm-3时热导率降低达30%，实验结果与理论预测存在差异，为半导体热管理和3C-SiC应用提供了重要依据。
2024-09-27 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
MBE growth of cubic AlxIn1-xN and AlxGayIn1-x-yN lattice matched to GaN
采用等离子体辅助分子束外延技术在3C-SiC衬底上生长了与c-GaN晶格匹配的三元和四元立方c-AlxIn 1-xN/GAN和c-AlxGayIn 1-x-y/GAN异质结构。c-AlxGayIn 1-x-y合金允许带隙和晶格参数的独立控制。三元和四元薄膜在620 ℃下生长。通过改变Al和Ga熔剂获得不同的合金成分。通过能量色散X射线光谱（EDX）和卢瑟福背散射光谱（RBS）测量合金成分。利用非对称（-1-13）反射的X射线倒易空间图测量了合金的晶格参数，验证了合金与c-GaN缓冲层之间的晶格匹配。
2007-02-15 cond-mat.mtrl-sci
Strain effect in highly-doped n-type 3C-SiC-on-glass substrate for mechanical sensors and mobility enhancement
本工作报告的应变效应的电性能的高掺杂n型单晶立方碳化硅（3C-SiC）转移到6英寸的玻璃基板采用阳极键合技术。实验数据显示沿[100]取向的纵向和横向的高规范因子分别为-8.6和10.5。高掺杂3C-SiC薄膜的压阻效应在几次弯曲循环后也表现出良好的线性和一致的再现性。实验结果与基于n型3C-SiC导带多谷间电子转移现象的理论分析相吻合。我们的发现，在n型3C-SiC的大规范因子加上消除电流泄漏到绝缘衬底可以铺平道路的发展单晶SiC玻璃基MEMS应用。
2018-02-22 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Molecular dynamics simulation study of mechanical properties of 3C-SiC with extended defects
V. Lashkaryov Institute of Semiconductor Physics, National Academy of Sciences of Ukraine（乌克兰国家科学院 V. 拉什卡拉里夫半导体物理研究所）；Educational Scientific Institute of High Technologies, Taras Shevchenko National University of Kyiv（基辅塔拉斯舍甫琴科国立大学高等技术教育科学研究所）；National Technical University of Ukraine “Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute”（乌克兰国立技术大学“伊戈尔·西科尔斯基基辅理工学院”）
本研究利用Vashishta势和ABOP势进行大尺度分子动力学模拟，探讨扩展缺陷对3C-SiC弹性能的影响，量化不同缺陷浓度下C11、C12和C44常数的变化，并计算不同缺陷类型和浓度下的有效体积模量、剪切模量和杨氏模量。
2026-05-07 cond-mat.mtrl-sci
Thermal conductivity of 3C-SiC from configuration space sampling
本研究针对立方碳化硅热导率计算问题，改进了高效构型空间采样HECSS技术，用目标分布加权替代原马尔可夫链采样机制，提升了计算效率，且方法准确性经文献实验结果验证。
2025-06-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other cond-mat.stat-mech
Occurrence of the collective Ziman limit of heat transport in cubic semiconductors: scattering channels and size effects
研究 Si、Ge、AlAs 和 AlP 等立方半导体的集体热输运条件，揭示同位素与正常散射及样品尺寸的作用，预测其在 10–20 K 出现。
2024-04-03 cond-mat.mtrl-sci
First-Principles Investigation of Surface-Induced Effects on the Properties of Divacancy Qubits in 3C-SiC
Consiglio Nazionale delle Ricerche, Istituto per la Microelettronica e Microsistemi (CNR-IMM)（意大利国家研究委员会微电子与微系统研究所）
本研究通过自旋极化DFT理论，研究了3C-SiC中富硅氢终止（001）表面附近中性硅碳双空位的结构和电子特性，发现表面 proximity 对其自旋哈密顿量有显著影响，为相关量子器件设计提供见解。
2025-11-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Boron Isotope Effects on Raman Scattering in Bulk BN, BP, and BAs: A Density-Functional Theory Study
本文利用密度泛函理论计算研究了体相 BN、BP 和 BAs 中硼同位素无序对拉曼散射的影响，揭示了长程库仑相互作用和同位素组成对拉曼线形的调控规律，为量子发射器、热管理及晶体质量评估提供理论指导。
2024-09-03 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
\emph{Ab initio} spin-strain coupling parameters of divacancy qubits in silicon carbide
立方碳化硅是将缺陷量子比特集成到用于量子信息和传感应用的已建立的晶片级器件架构中的极好平台，其中双空位量子比特（类似于金刚石中的带负电荷的氮空位（NV）中心）具有有利的相干性质。通过密度泛函理论计算，我们证明了3C SiC中的双空位具有优良的自旋-应力耦合参数和应力敏感性，适用于纳米级、量子增强的光子、光电子和光机械器件。
2018-05-12 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Crystal structures of dodecaborides: complexity in simplicity
分析十二硼化物$R$ B $_{12}$有趣的物理性质需要精确的晶体结构数据。我们发现，一个简单的立方模型很好地符合原子的位置在单位细胞，但不能解释所观察到的各向异性的物理性质。合作的Jahn-Teller（JT）效应稍微违反了立方晶格的理想度规和晶格间隙中电子密度分布的对称性。硼框架的JT失真的理论模型。它们的对应关系的电子密度分布的傅立叶合成的地图上使用X射线数据和解释以前观察到的导电性能的各向异性证明。硼同位素组成上的字符的晶格畸变的效果。我们还讨论了应用爱因斯坦模型的阳离子和德拜模型的硼原子来描述晶格动力学。
2020-10-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
