The influence of implantation conditions on dopant activation in Al-implanted 4H-SiC: A MD study applying an Al potential fitted to DFT barriers
CDL for Multi-Scale Process Modeling of Semiconductor Devices and Sensors, at the Institute for Microelectronics, TU Wien（维也纳工业大学微电子研究所多尺度半导体器件与传感器工艺建模中心）；Silvaco Europe Ltd.（Silvaco欧洲有限公司）
研究通过分子动力学模拟揭示了掺杂温度和剂量对4H-SiC中Al掺杂激活的影响，发现高温抑制了弗伦克尔对的生成，但高剂量下退火呈现非单调行为，揭示了掺杂剂溶解极限下的两种不同机制。
2026-07-15 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Density functional theory description of hole-trapping in SiO$_2$: a successful self-interaction-corrected approach
我们提出了一个自相互作用校正（SIC）密度泛函理论（DFT）的方法来描述系统的一个未成对的电子或空穴，如自旋1/2缺陷中心的固体或自由基。我们的功能是易于实现和它的最小化不需要额外的计算工作相对于普通DFT泛函。特别是，它不存在多个最小值，作为传统的SIC泛函。我们成功地验证了研究Al替代杂质在石英中的空穴自陷的方法。我们表明，我们的方法纠正了这个系统中的标准DFT泛函的众所周知的故障。
2004-07-29 cond-mat.mtrl-sci
Cs diffusion in SiC high-energy grain boundaries
铯（Cs）是一种放射性裂变产物，其释放是三结构各向同性（TRISO）燃料颗粒的关注点。本文采用从头算动力学蒙特卡罗（kMC）模型研究了Cs在立方SiC高能晶界（HEGB）中的扩散。HEGB环境被建模为非晶SiC（a-SiC），并且使用密度泛函理论（DFT）计算Cs缺陷能。从缺陷能的角度分析，Cs在非晶SiC中的最快扩散机制为Cs间隙原子。Cs间隙的扩散使用kMC，基于从DFT采样的位置和过渡态能量。在1200-1600°C范围内，Cs的HEGB扩散表现出Arkanius型扩散。与其他研究结果的比较表明，不仅GB扩散占主导地位的体扩散，而且HEGB是最快的晶界路径Cs扩散。HEGB中的扩散系数显然比堆内和堆外样品中报告的扩散系数低几个数量级，这表明其他贡献是负责任的，例如辐射增强扩散。
2017-09-11 cond-mat.mtrl-sci nucl-th
Mott- versus Slater-type Insulating Nature of Two-Dimensional Sn Atom Lattice on SiC(0001)
窄表面能带的半导体表面为寻找Mott绝缘态提供了独特的场所。最近，结合实验和理论研究[物理。114，247602（2015）]提出了由强原位库仑排斥U驱动的Mott型绝缘体。我们的系统的密度泛函理论（DFT）研究与本地，半本地，和混合交换相关泛函表明，锡悬挂键状态很大程度上与衬底Si 3 p和C 2 p状态杂交分裂成三个表面带由于晶体场。这种杂化通过超交换相互作用引起反铁磁有序的稳定。用混合密度泛函理论计算得到的带隙和态密度与光电子能谱数据吻合较好。我们的研究结果不仅表明Sn/SiC（0001）系统可以被表示为由长程磁性驱动的Slater型绝缘体，而且还暗示，考虑到超出现场相互作用的长程相互作用对于正确描述Sn/SiC（0001）的绝缘性质是重要的。
2016-01-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermal Transport in SiC with Intrinsic Defects and Mg Transmutation Products
University of Wisconsin-Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）；Jilin University（吉林大学）；Hiram College（海拉姆学院）；Sandia National Laboratories（桑迪亚国家实验室）
开发机器学习势MLIP4SiC-Mg，结合Green-Kubo分子动力学和力误差校正，定量计算含缺陷3C-SiC的热导率，揭示Mg相关缺陷对声子输运的构型依赖散射机制。
2026-06-23 cond-mat.mtrl-sci
Effects of thermal, elastic, and surface properties on the stability of SiC polytypes
SiC多型体已经研究了几十年，无论是实验还是原子模拟，但在决定其稳定性和生长的因素上尚未达成共识。建议的控制因素是温度依赖的差异，在体能量，双轴应变诱导通过点缺陷，和表面性能。本文采用密度泛函理论研究了3C、2 H、4 H和6 H多型体的热力学稳定性。多型体之间的体积能量的微小差异可能导致其能量排序的复杂变化，这取决于计算方法。因此，我们采用和比较各种DFT代码：VASP，CP 2K和FHI目标;交换相关泛函：LDA，PBE，PBESol，PW 91，HSE 06，SCAN和RTPSS;和九种不同的范德华（vdW）校正。在$T=0$ ~K，4 H-SiC比3C-SiC稍微更稳定，并且通过包括来自晶格振动的熵效应，稳定性进一步随温度增加。无论是最先进的vdW校正，也没有应变的晶格上的相对多型稳定性有显着的影响。我们进一步研究的（0001）多型表面，通常暴露在外延生长过程中的能量。对于Si终止的表面，我们发现3C-SiC是显着更稳定的比4 H-SiC。我们得出结论，表面能的差异可能是3C-成核的驱动力，而在体热力学稳定性的差异略有有利于4 H和6 H多型体。为了正确描述晶体生长过程中的多型体稳定性，因此至关重要的是要考虑到这两种影响。
2022-08-15 cond-mat.mtrl-sci
Quasi-free-standing AA-stacked bilayer graphene induced by calcium intercalation of the graphene-silicon carbide interface
本研究结合低能电子衍射、ARPES与DFT，证明钙在石墨烯-SiC界面插层并完全取代氢终止层，诱导高n型掺杂及AB到AA堆叠的自发转变。
2023-11-05 cond-mat.mtrl-sci
Optical properties and Mechanical properties of C, Si, Ge and 3C-SiC Materials Calculated from First Principles Theory
基于密度泛函理论（DFT）和Heyd，Scuseria和Ernzerhof（HSE）的第一性原理计算采用PBE近似--一种新的广义梯度近似（GGA）。研究了材料的晶格参数、电子结构、光学性质和力学性质，包括Si、Ge、3C-SiC的金刚石-C和锌-C结构。HSE计算结果明显优于DFT计算结果，且与已有的实验值吻合较好。从能带结构和态密度图表明它们是间接带隙材料。用HSE方法计算出的带隙除Ge外与已有的实验值符合较好。在光学性质的计算中，从介电函数的虚部到折射率和吸附系数，都与已有的实验值相符合。结果表明，介电函数虚部峰值与折射率、吸附系数之间存在对应关系。晶体的光学性质与晶体带隙和电子态密度的分布有着直接的关系。从力学性能的结果可以知道，它们是脆性材料。3C-SiC作为优良的半导体材料，其硬度和刚度虽低于金刚石，但优于Si、Ge等材料。此外，四种材料的力学各向异性不明显，金刚石-C的各向异性是非常不明显的杨氏模量的各向异性特性。
2013-01-15 cond-mat.mtrl-sci
Role of structure of C-terminated 4H-SiC(000) surface in growth of graphene layers - transmission electron microscopy and density functional theory studies
采用显微镜方法研究了在4 H-SiC衬底的SiC（000）面上合成的石墨烯层的主要结构缺陷。高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）的结果揭示了它们的原子排列。这种缺陷的产生机制，直接关系到SiC衬底的底层晶体结构，阐明。揭示了4 H-SiC（000）表面形貌（包括单原子台阶、原子台阶序列和宏观台阶的存在）与相应的平面缺陷结构（碳层不连续和褶皱）之间的联系。它示出的多步岛的消失导致在石墨烯层中的皱纹的创建。密度泛函理论（DFT）计算结果表明，在接近1600°C的高温下，Si和碳原子都有可能在Si封端的SiC表面扩散。在Si封端的表面处形成缓冲层有效地阻止了水平扩散，防止了厚石墨烯层在该面上的生长。在碳终止的SiC表面处，不存在缓冲层，从而为硅和碳原子两者的有效水平扩散留下空间。DFT结果表明，过量的碳原子将最顶层的碳层转化为sp2键结构，在无势垒过程中释放出Si原子。硅原子通过在弯曲层缺陷处产生的通道逃逸，而碳原子被并入生长的石墨烯层中。这些结果解释了厚石墨烯在现有石墨烯覆盖层下的生长以及在C端SiC（0001）表面的主要缺陷的产生
2011-09-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A first principles study of the Stark shift effect on the zero-phonon line of the NV center in diamond
本文采用第一性原理板坯电场方法与constrained-DFT计算金刚石负电NV色心零声子线的二阶Stark位移，所得Δμ与实验吻合，并验证了现代极化理论的有效性。
2024-09-06 cond-mat.mtrl-sci
Stark Ionization of Atoms and Molecules within Density Functional Resonance Theory
我们表明，能量和有限的系统下的外电场的共振寿命可以捕获Kohn-Sham密度泛函理论（DFT）内的形式主义的统一复杂的标度。共振的性质计算自洽的复杂的密度，潜力和波函数，使用适应版本的已知算法从DFT。我们说明了这种新的形式主义计算电离率使用复杂的标度的局部密度近似和精确的交换。我们考虑各种原子（H，He，Li和Be）以及氢分子。扩展进行了简要讨论。
2013-09-11 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Relative stability of $6H$-SiC$\{0001\}$ surface terminations and formation of graphene overlayers by Si evaporation
我们提出了密度泛函理论（DFT）计算6 H-SiC $\{0001\}$表面与不同的表面堆叠和终端。我们比较了不同的$(0001)$和$(000\bar1)$表面的表面自由能的相对稳定性。去除表面和亚表面的硅原子，我们模拟的石墨烯和石墨烯类覆盖层的形成硅蒸发。我们发现，具有不同性质的键合的覆盖层是优选的在两个非等效的表面取向。在$(0001)$，化学键合，高度应变和屈曲的膜被预测。在$(000\bar1)$中，优选范德华（vdW）键合的覆盖层。我们量化的vdW绑定，并表明它可以有一个掺杂效应的电子行为的覆盖层。
2011-02-10 cond-mat.mtrl-sci
Electronic properties and stability of three new kinds of single-atom-thick SIC graphyne sheets
用SCED-LCAO和DFT方法发现了三个新的单原子厚硅碳稳定体系。在这些结构中，提出了一个重要的位置，称为骨位置。对于SiC和Si 1C 9系统，Si原子部分占据了骨架位置，保持了平面结构，电子能隙分别为0.955 eV和0.689 eV。对于Si_2C_8体系，骨架位置完全被Si原子占据。它显示出一个屈曲结构，屈曲为0.05 π，在M点处为Dirac锥。此外，在SiC体系中发现了Si和C原子间的sp杂化，在Si_2C_8体系中发现了sp、sp_2和sp_3杂化共存的现象。这三个系统的热稳定性已通过认证。
2014-08-23 cond-mat.mtrl-sci
Interplay of charge-transfer and Mott-Hubbard physics approached by an efficient combination of self-interaction correction and dynamical mean-field theory
具有小电荷转移能量$Δ$的后过渡金属氧化物提出了最先进的相关电子结构方案的问题，例如密度泛函理论（DFT）与动态平均场论（DMFT）的结合。在这些化合物中的氧价轨道的突出作用要求增强描述的配体为基础的相关性。以类岩盐NiO为例，通过引入对氧的自相互作用校正（SIC），提出了电荷自洽DFT+DMFT的改进。这引入了明确的现场O相关性以及对站点间$p-d$相关性的改进处理。由于有效的SIC纳入赝势形式，DFT+sicDMFT框架是一种先进的，但仍然通用的方法来解决电荷转移和Mott-Hubbard物理的相互作用。我们重温化学计量NiO的光谱特征，并揭示定性充分的本地DMFT自能在描述光谱峰结构通常与明确的非局部过程。对于Li $_x$ Ni $_{1-x}$ O，本理论研究证实了显著的能隙态.
2019-09-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Determination of the Spacing Between Hydrogen-Intercalated Quasi-Free-Standing Monolayer Graphene and 6H-SiC(0001) Using Total-Reflection High-Energy Positron Diffraction
本文利用全反射高能正电子衍射结合动力学衍射理论摇摆曲线分析，精确测定了氢插层准自由站立单层石墨烯与6H-SiC(0001)衬底的间距为4.18(6)Å，结果与已有DFT计算高度吻合。
2023-06-29 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio study of the relationship between spontaneous polarization and p-type doping in quasi-freestanding graphene on H-passivated SiC surfaces
通过在SiC表面和石墨烯之间插入氢层而获得的准自立式石墨烯（QFG）被认为是用于开发基于石墨烯的技术的优秀候选者。此外，最近提出的直接等效的$p$型掺杂通常发现这些系统和自发极化（SP）相关联的特定SiC多型体之间，打开的可能性调谐的狄拉克锥中的载流子的数量，而不需要外部栅极电压。然而，缺乏可以在原子尺度上确认SP的效果的第一性原理计算，这主要是由于难以将诸如SP的本体性质与表面限制的石墨烯掺杂相结合。在这里，我们开发了一种基于标准的密度泛函理论（DFT）板计算的方法，以量化的SP上的QFG掺杂水平的影响。首先，我们提出了一个准确的计划来估计SP利用板的偶极矩与其厚度的依赖关系。接下来，并且为了规避与极性板几何形状相关联的DFT缺点，在板的C端接的底部处附接双金层，其引入金属诱导的间隙状态，该间隙状态钉扎间隙内的化学势，从而允许不同多型体之间的QFG掺杂的有意义的比较。此外，通过调整Au-Au层间距，可以消除板状偶极子。我们的研究结果证实，SP确实诱导了大量的p型掺杂的狄拉克锥，这可以是高达几百毫电子伏取决于六角形的多型体。掺杂随板厚度的演变揭示了需要几十个SiC双层来有效地去除去极化场并恢复宏观状态，由此石墨烯掺杂应等于SP。
2015-01-20 cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure of epitaxial graphene layers on SiC: effect of the substrate
最近的运输测量SiC上生长的石墨薄膜显示大的相干长度和异常的整数量子霍尔效应预期孤立的石墨烯片。这是这种情况下，即使这些薄膜的层-衬底外延意味着一个强大的界面键，应该引起扰动的石墨烯电子结构。我们的DFT计算证实了第一吸附碳层中的这种强衬底-石墨键，其防止了该层的任何石墨电子性质。然而，通过第二和第三吸收层恢复了膜的石墨性质。这种效应在（0001）和$(000\bar{1})$ 4 H SiC表面都可以看到。我们还提出了证据的电荷转移，取决于接口的几何形状。它导致石墨烯被掺杂，并且在沉积3个碳层之后在狄拉克点处产生间隙开口，这与最近的ARPES实验一致（T.Ohta等人，Science { \bf 313}（2006）951）。
2007-02-13 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
Spontaneous polarization induced doping in quasi-free standing epitaxial graphene on silicon carbide from density functional theory
通过密度泛函理论（DFT）计算，我们定量地估计了SiC（0001）衬底的自发极化（SP）对通过H嵌入与SiC解耦的准独立石墨烯（QFG）电子性质的影响.为了在标准DFT板计算中正确地包括SP（其是体性质）对表面限制性质（诸如石墨烯的掺杂）的影响，我们在板的C端接的底部处附接双金层，其引入金属诱导的间隙状态，该间隙状态将化学势固定在间隙内。此外，扩大板底部的层间距离产生了局部偶极矩，其抵消了由板的极性特性引起的偶极矩，并允许将立方SiC（111）的石墨烯的狄拉克点（DP）的位置与化学势对准。因此，在相同的平板模型下获得的其他多型体的DP位移成为SP诱导的掺杂的几乎直接测量。我们的研究结果证实了最近的建议，SP诱导实验观察到的p型掺杂的石墨烯层，可以实现高达几百meV的DP位移（或等效地，$\sim 10^{13} e$ /cm $^2$）为特定的多型体。发现掺杂随着多型体的六边形和其厚度而增加。对于板thickenses考虑（6-12 SiC双层）一个充足的，几乎连续的，范围内的掺杂值可以通过调整堆叠缺陷的数量和它们的位置相对于表面。接下来通过执行大规模DFT计算来概括板模型，其中自掺杂经由点缺陷（空位加上H原子）被包括在QFG中，从而允许估计p掺杂的两个源（SP-与缺陷诱导的）之间的相互作用，这被证明基本上是加性的。
2015-01-26 cond-mat.mtrl-sci
Optical properties of SiC nanotubes: A systematic $\textit{ab initio}$ study
研究了单壁锯齿型[（3，0），（4，0），（5，0），（6，0），（8，0），（9，0），（12，0），（16，0），（20，0），（24，0）]，扶手椅型[（3，3），（4，4），（5，5），（8，8），（12，12），（15，15）]和手性[（4，2），（6，2），（8，4），（10，4）] SiC-NTs以及单层蜂窝状SiC片的密度泛函理论计算结果表明，该方法具有较好的计算精度。结果表明，除了（3，0）和（4，0）Z形管为金属管外，其余SiC纳米管均为半导体管。此外，锯齿形SiC-NT的带隙是直接的，可以通过减小直径（$D$）从SiC片的带隙减小到零，尽管对于所有直径大于~20 μ m $ $的SiC纳米管的带隙几乎与直径无关。对于平行于管轴的电场（$E\parallel \hat{z}$），在低能区（0~6 eV）中，所有具有中等直径的SiC-NT（例如，$D$ $>$ 8 μ $ $）的$ε''$由在~3 eV处的单个明显峰组成。然而，对于小直径的SiC纳米管，例如（4，2）、（4，4）SiC-NT，$ε''$光谱确实明显偏离这种一般行为。在高能区（从6 eV以上），所有SiC-NT的$ε''$均表现出以~7 eV为中心的宽峰。对于垂直于管轴的电场（$E\perp \hat{z}$），除了（4，4）、（3，0）和（4，0）纳米管之外的所有SiC-NT的$ε''$光谱在低能…
2007-06-18 cond-mat.mtrl-sci
Versatile electronic properties and exotic edge states in single-layer tetragonal silicon carbides
采用密度泛函理论计算了三种单层四元碳化硅（SiC），分别命名为T1，T2和T3。虽然这三种结构具有相同的拓扑几何结构，但它们具有从半导体（T1）、半金属（T2）到金属（T3）的多种电子性质，这种多样性源于Si和C原子之间的丰富键。三种SiC的纳米带也显示出有趣的电子性质。特别是，T1纳米带具有奇异的边缘态，其中电子仅分布在一个边缘的硅或碳原子上。T1纳米带的带隙是恒定的，因为边缘态之间没有相互作用。
2016-01-10 cond-mat.mtrl-sci
Origin and nature of killer defects in 3C-SiC for power electronic applications by a multiscale atomistic approach
在Si上外延生长的3C-SiC显示出大量的扩展缺陷。特别是，单，双和三重堆垛层错（SF）在几个实验中观察到共存。尽管3C-SiC/Si具有理想的性能（主要是宽禁带、高击穿电场和热性能）以及直接集成到Si技术中的可能性，但迄今为止，过多的缺陷限制了3C-SiC/Si在电力电子领域的开发。在这里，我们使用多尺度的方法，基于经典的分子动力学（MD）模拟和第一性原理计算，深入研究最常见的3C-SiC/Si（001）扩展缺陷的起源，性质和性能。我们的MD模拟揭示了一个自然的路径形成的部分位错复合物终止双和三重SF的。MD结果被用作高级DFT计算的输入，使我们能够更好地确定核心结构，并调查电子性质。事实证明，部分位错复合物终止双和三重SF负责引入电子状态显着填充的差距。另一方面，个别部分位错终止单SF只诱导状态非常接近的间隙边缘。我们得出结论，部分位错复合体，特别是最丰富的三重，有利于漏电流方面的杀手缺陷。来自理论/模拟设计的策略，以降低其发生的建议进行了讨论。
2020-02-21 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
First-Principles Investigation of Surface-Induced Effects on the Properties of Divacancy Qubits in 3C-SiC
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
Intercalant-induced Kekule ordering and gap opening in quasi-free-standing graphene
Institute for Theoretical Physics and Astrophysics, University of Würzburg（维尔茨堡大学理论物理与天体物理研究所）；Institute of Theoretical Physics, University of Hamburg（汉堡大学理论物理研究所）；The Hamburg Centre for Ultrafast Imaging（汉堡超快成像中心）
Sn插入通过解耦缓冲层并引入局部晶格畸变，诱导石墨烯中凯克勒有序和能隙打开，揭示了插入剂均匀性和应变对石墨烯性质的调控作用。
2025-12-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A variational polaron self-interaction corrected total-energy functional for charge excitations in wide-band gap insulators
我们在密度泛函理论（DFT）中对交换相关（XC）泛函的标准近似中的极化子自相互作用（pSI）误差进行了详细的研究。pSI导致极化子波函数和能量中的离域误差，如从极化子的本征电荷状态中的Kohn-Sham（KS）电势计算的。这就构成了DFT描述能带绝缘体中极化子形成的系统失败的根源。结果表明，在这些系统中的离域误差，但是，在很大程度上不存在的封闭壳层中性电荷状态的KS电位。这导致DFT总能量泛函的修改，其校正XC泛函中的pSI。所得到的pSIC-DFT方法构成了一个精确的无参数{ \it ab initio}方法，用于计算极化子在绝缘体中的性能，计算成本是数量级小于混合XC泛函。与依赖于参数化定域势的方法（如DFT+ $U$）不同，pSIC-DFT方法正确地捕获了位点和键中心极化子构型。这是通过研究碱金属卤化物中自陷空穴的形成和迁移（键心）以及钾长石化合物中自陷电子的形成和迁移（位心）来证明的。pSIC-DFT方法一致地再现了由DFT+ $G_0W_0$计算参数化的混合XC泛函所获得的结果。最后，我们推广的pSIC方法的混合泛函，并表明，在形成鲜明对比的极化子能量的传统混合计算，pSIC混合方法是不敏感的混合XC功能的参数化。在此基础上，我们进一步合理化的pSIC-DFT方法的成功。
2015-07-27 cond-mat.mtrl-sci
Two-dimensional Indium Oxide at the Epitaxial Graphene/SiC Interface: Synthesis, Structure, Properties, and Devices
本研究通过外延石墨烯/SiC界面插层合成新型单层2D电介质InO₂，调控其厚度并解释单层优先形成机制，发现其带隙特性，验证其使EG/n-SiC结转变为高性能肖特基结，为2D电介质家族添新成员并展现器件应用潜力。
2025-11-10 cond-mat.mtrl-sci
Revealing the nature of defects in quasi free standing mono-layer graphene on SiC(0001) by means of Density Functional Theory
通过从富Si SiC（0001）面选择性Si蒸发和H嵌入在SiC上生长的准独立单层石墨烯（QFMLG）在STM和AFM分析中显示出不规则性，表现为局部特征，我们先前将其识别为H层覆盖中的空位[Y Murata等人，Nano Res，出版中，DOI：10.1007/s12274-017-1697-x]。然而，这些特征的大小、形状、亮度、位置和浓度是可变的，这取决于氢化条件。为了阐明这些功能的性质，在这项工作中，我们进行了系统的密度泛函理论研究QFMLG的结构和电子性质的缺陷，在H覆盖安排在不同的配置，包括多达13个空缺的H原子，并表明这些产生本地化的电子态与特定的电子结构。基于模拟和测量的STM图像的比较，我们能够关联不同的空缺的大尺寸（7-13缺失H）的不同观察到的功能。的存在下，大的空缺是在协议的趋势，单H空位聚集，这里所证明的DFT结果。这给氢化过程提供了一些线索。我们的工作揭示了QFMLG中H覆盖缺陷的结构多样性，并为解释STM图像中的多样性提供了可操作的方法。这些空位产生的局域态的能量是可调的，通过它们的大小和形状，这表明在纳米和光电子学的应用。
2017-10-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Efficient molecular dynamics simulation of 2D penta-silicene materials using machine learning potentials
College of Natural Sciences, Can Tho University（前江大学自然科学学院）
本研究利用机器学习势高效模拟二维五硅烯材料的分子动力学，验证其热力学性质及结构稳定性，为实验合成提供支持并探索潜在应用。
2026-02-12 cond-mat.mtrl-sci
Influence of ligand field and correlation on the electronic structure of NiO and CoO from DFT+DMFT calculations
Fraunhofer IWM（弗劳恩霍夫应用研究促进协会IWM研究所）；Ruhr-Universität Bochum（波鸿鲁尔大学）；Freiburg Materials Research Center (FMF), University of Freiburg（弗赖堡大学弗赖堡材料研究中心）
本研究采用DFT+sicDMFT方法，系统分析了配体场和关联强度对NiO和CoO电子结构的影响，发现该方法能高效获得接近实验的谱函数和带隙。
2026-09-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Quantitative Current-Voltage Characteristics in Molecular Junctions from First Principles
使用自能量校正的密度泛函理论（DFT）和相干散射态的方法，我们解释了四个吡啶-金和胺-金连接的分子结的电流-电压（IV）测量与定量的准确性。无参数的多电子自能修正DFT Kohn-Sham本征值被证明导致在有限偏置下与实验的极好的一致性，改进了用标准DFT方法获得的电流的数量级误差。我们进一步提出了一个近似的路线预测的定量IV特性的对称和不对称的分子结的基础上的线性响应理论和知识的斯塔克位移的结共振能量。我们的工作表明，一个定量的，计算成本低廉的描述分子结中的相干传输是容易实现的，使新的理解和控制的电荷传输特性的分子尺度的接口在大的偏置电压。
2012-11-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Adiabatic-connection fluctuation-dissipation DFT for the structural properties of solids-the renormalized ALDA and electron gas kernels
我们提出的相关能量的晶体固体和孤立系内的绝热连接波动耗散制定的密度泛函理论的计算。我们进行了一组模型交换相关内核最初推导出的均匀电子气（HEG），包括最近推出的重整化绝热局域密度近似（rALDA）和内核（a）满足已知的精确限制的HEG，（b）进行频率依赖性或（c）显示1/ $k^2$发散小波矢量的定量比较。在通过倒数空间平均程序将内核推广到非均匀系统之后，我们计算了由四面体键合的半导体（C，Si，SiC），离子化合物（MgO，LiCl，LiF）和金属（Al，Na，Cu，Pd）组成的10个固体的测试集的晶格常数和体积模量。我们还考虑了H $_2$分子的原子化能。我们比较不同的内核从随机相位近似（RPA）和实验测量所获得的计算结果。我们表明，模型内核纠正RPA的倾向，高估的幅度的相关能量，同时保持高精度的结构特性的描述。
2015-01-05 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Defect-driven tunable electronic and optical properties of two-dimensional silicon carbide
本研究通过第一性原理计算，预测二维碳化硅单层具有可调的电子和光学性质，发现氮掺杂为最稳定缺陷，并观察到半导体到金属的转变及吸收边红移，为下一代光电器件提供理论指导。
2023-12-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
First-Principles Calculations of the Electron-Hole-Pair Creation Energy in Semiconductors and Dielectrics
The University of Texas at Dallas（德克萨斯大学达拉斯分校）
该研究通过第一性原理计算结合全带蒙特卡罗模拟，得到AlN等5种材料的电子-空穴对产生能，采用GW/BSE方法可提升Si的计算精度，明确了产生能的决定因素。
2026-10-14 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Nuclearity of Copper Clusters on hBN/SiC Heterostructure Modulates Molecular Adsorption
Aalto University（阿尔托大学）；European Laboratory for Learning and Intelligent Systems (ELLIS) Institute Finland（欧洲学习与智能系统实验室芬兰研究所）；University of Eastern Finland（芬兰东部大学）；HUN-REN Wigner Research Centre for Physics（匈牙利研究与教育网络维格纳物理研究中心）；Budapest University of Technology and Economics（布达佩斯技术与经济大学）；Loughborough University（拉夫堡大学）
本研究通过DFT结合MLMD模拟，揭示hBN/SiC异质结构硼空位处Cu团簇的核数调控其稳定性、电子结构及气体吸附活性，为2D异质结构的金属功能化提供设计准则。
2026-08-27 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Vacancy-Induced Quantum Properties in 2D Silicon Carbide: Atomistic insights from semi-local and hybrid DFT calculations
本研究通过DFT计算揭示单层碳化硅中硅与碳空位在电子结构、磁性、迁移及光学响应上的互补特性，为二维材料缺陷工程提供理论框架。
2025-10-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Fermi level influence on the adsorption at semiconductor surfaces - ab initio simulations
在半导体表面的物种的化学吸附进行了分析，显示存在两个贡献的吸附能：键的创建和电荷转移。结果表明，量子表面态的能量受表面电场的影响，但电子和原子核的势能贡献相互抵消。钉扎表面的电荷转移贡献与费米能级无关。因此，对于钉扎在表面的费米能级，吸附能与费米能无关，即与体中的掺杂无关。氢在清洁GAN（0001）和硅在SiC（0001）表面的吸附的DFT模拟证实了吸附能对体中掺杂的独立性。对于费米能级非钉扎表面，电荷贡献取决于费米能级在体中的位置。因此，吸附能对本体中的费米能的变化敏感，即掺杂。对氢原子在覆盖0.75 ML氢的GAN（0001）表面上吸附的DFT模拟证实，通过掺杂从n型到p型的改变，吸附能可以改变约2 eV。
2013-06-12 cond-mat.mtrl-sci
A comparative study for structural and electronic properties of single-crystal ScN
本文采用基于密度泛函理论的FP-LAPW方法，在LDA、PBE-GGA、EV $_{ex}$ -PWPDMATHABMN-GGA和EV $_{ex}$ -GGA-LDA $_{co}$四种方法的基础上，对ScN在RS、ZB、WZ和CsCl四种相的结构和电子性质进行了比较研究。根据本工作中使用的所有近似，RS相是稳定的基态结构，并在高转变压力下转变为CsCl相。虽然PBE-GGA和EV $_{ex}$ -PW $_{co}$ -GGA提供了更好的结构特征，例如平衡晶格常数和体积模量，但是只有EV $_{ex}$ -PW $_{co}$ -GGA和EV $_{ex}$ -GGA-LDA $_{co}$给出了RS-ScN的非零、正的间接能隙，与实验结果相当。通过用U的势参数修正Sc定域d轨道的库仑自相互作用和交换关联相互作用，用$_{ex}$ -GGA+U $^{SIC}$计算方法，将ScN的RS相间接带隙扩大到相应的测量值。的EV $_{ex}$ -PW $_{co}$ -GGA计算也提供了良好的结果，在ZB，WZ，CsCl相的ScN的结构和电子特性与文献中的理论数据相媲美。当采用相同的交换相关能近似计算ScN的结构和电子性质时，EV $_{ex}$ -GGA和EV $_{ex}$ $_{co}$ -GGA+U $^{SIC}$是最好的两种方案.
2011-07-04 cond-mat.mtrl-sci
Energy Underprediction from Symmetry in Machine-Learning Interatomic Potentials
该研究发现机器学习原子间势（MLIAPs）存在系统性能量低估问题，通过大规模计算验证其在热力学稳定性指标上的持续误差，追溯原因至对称自由度处理不足，并提出对称感知模型改进方向以提升可靠性。
2025-11-13 cond-mat.mtrl-sci
Design and synthesis of aromatic molecules for probing electric-fields at the nanoscale
我们提出使用卤代有机染料作为电场的纳米探针，并显示其大大增强的斯塔克系数使用密度泛函理论（DFT）计算。我们分析了三种分子的卤化变体，这些分子已被用于低温单分子光谱学，二萘嵌苯，三萘嵌苯和二苯并三萘嵌苯，在蓝色，红色和近红外处具有零声子光学跃迁。在计算的所有卤化物和结合位点的组合中，我们发现，最佳结合位点的最小化诱导所有三种分子的基态和激发态之间的偶极差大于0.5 D，其中氟代苝的最高值为0.69 D。我们还报道了3-氟三萘的合成和这种化合物在液体和固体有机环境中的体光谱。
2015-11-27 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Foundations of ab initio simulations of electric charges and fields at semiconductor surfaces within slab models
半导体表面被分为电荷类别，即表面受体，供体和中性的，适合于在平板模型内模拟其性质。的电位分布，接近带电的表面状态，占明确依赖的点缺陷的能量，得到。终端电荷平板模型的制定和分析证明存在两个控制参数的平板模拟：斜率和曲率的电势分布，可以转化为表面和体积电荷密度。板坯模型参数控制的程序进行了描述，并提出使用的GAN和SiC表面的DFT模拟的例子显示潜在的档案，线性或弯曲，取决于带电荷内的板坯。它还表明，在表面的字段可能会影响一些表面性质在相当大的程度上证明，这种依赖性的验证是强制性的半导体表面的性质的精确模拟。
2013-02-09 cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure and magnetic properties of few-layer Cr$_2$Ge$_2$Te$_6$: the key role of nonlocal electron-electron interaction effects
原子级薄的磁性晶体最近已经被实验分离出来，大大扩展了二维材料的家族。本文基于密度泛函理论（DFT）对${\rm Cr}_2{\rm Ge}_2{\rm Te}_6$的电磁性质进行了广泛的比较分析。我们首先表明，经常使用的${\rm DFT}+U$方法无法预测这种材料在其单层和双层形式的基态性质，甚至更复杂的散装形式。在后一种情况下，基本间隙{ \it减少}通过增加Hubbard- $U$参数，最终导致金属基态的物理相关值的$U$，与实验数据形成鲜明对比。相反，混合泛函的使用，自然地考虑到所有轨道之间的非局部交换相互作用，产生良好的考虑可用的ARPES实验数据。然后，我们计算所有相关的交换耦合（和磁晶各向异性能）单层，双层，和散装${\rm Cr}_2{\rm Ge}_2{\rm Te}_6$与混合功能，与超级细胞包含多达$270$原子，评论现有的计算与更小的超级细胞尺寸。在双层${\rm Cr}_2{\rm Ge}_2{\rm Te}_6$的情况下，我们发现，两个不同的层内第二近邻交换耦合出现，结果，据我们所知，尚未注意到在文献中。
2019-04-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
The Effect of Element Composition on the Structural and Electronic Properties of Carbon, Silicon, Silicon Carbide, and Boron Nitride Gyroid Schwarzites
黑云母是呈现负高斯曲率的多孔结构。虽然最初提出的碳，原则上，其他元素的施瓦茨是可能的。在这项工作中，我们已经进行了详细的调查的元素组成（C，Ge，Si，SiC和BN）的结构，电子和光学性质的螺旋状施瓦济结构，所谓的G688的效果。DFT模拟使用著名的SIESTA代码进行。结果表明，这些同素异形体结构的形成能值与其它同素异形体结构的形成能值在相似的范围内，并且在1000~K范围内是热稳定的。从电子分析，我们的结果表明，所有的结构，除了碳的，目前的半导体特性。从光学性质来看，除了红外区只有硅和锗表现出一定的吸收外，其他结构都只在可见光和紫外区表现出光学活性，并且都具有较大的折射率值。对于反射率，除了Si和Ge的施瓦济体反射近40%的光外，其它施瓦济体都表现出较低的反射率。这些特性使它们成为光电应用的良好候选者，例如红外/紫外线吸收剂和紫外线阻断剂。
2022-08-19 cond-mat.mtrl-sci
Revealing the (111) surface electronic structure of epitaxially grown Na$_2$KSb photocathode
Rzhanov Institute of Semiconductor Physics, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院西伯利亚分院列扎诺夫半导体物理研究所）；Boreskov Institute of Catalysis, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院西伯利亚分院博列斯科夫催化研究所）；Institute of Strength Physics and Materials Science, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院西伯利亚分院强度物理学与材料科学研究所）；Ioffe Institute（约费物理技术研究所）；JSC "EKRAN FEP"
通过化学气相沉积在石墨烯涂覆的SiC(0001)衬底上首次实现Na$_2$KSb薄膜的晶体外延生长，利用角分辨光电子能谱和密度泛函理论计算识别了Na$_2$KSb(111)表面不同终止的色散表面态，并证明Cs/Sb沉积激活后晶体有序性得以保持，为研究多碱Na$_2$KSb(Cs)光电阴极的电子结构和理性改进其性能开辟了途径。
2026-01-27 cond-mat.mtrl-sci hep-ex
Electronic structure, spin-orbit interaction and electron-phonon coupling of triangular adatom lattices on semiconductor substrates
本文用 DFT+$U$ 与相对论声子计算重新研究 Si(111)、SiC(0001) 上 Sn/Pb 三角吸附晶格，发现强 Rashba 耦合但电子-声子耦合不足以解释超导。
2025-03-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Electronic properties of bulk and thin film SrRuO$_3$: a search for the metal-insulator transition
我们计算的4 $d$铁磁体SrRuO $_3$在散装和薄膜形式的性质，目的是了解实验观察到的金属到绝缘体的转变，在减少厚度。虽然4个$d$轨道的空间范围相当大，但许多实验结果表明，电子-电子相关性在确定这种材料的电子结构中起着重要作用。为了研究关联的重要性，我们使用了两种超越传统的局域密度近似的密度泛函理论：局域自旋密度近似+ Hubbard $U$（LSDA+ $U$）和赝势自相互作用修正（pseudo-SIC）方法。我们发现，与LSDA预测的电子结构的细节不同意与实验光谱数据为体和薄膜SrRuO $_3$。改进发现，包括电子-电子的相关性，我们认为，体正交SrRuO $_3$是一个{ \it弱强相关}铁磁体，其电子结构是最好的描述由0.6 eV的现场哈伯德项，或等效的自相互作用误差的校正。我们还执行{ \it从头计算}运输计算，确认SrRuO $_3$具有负自旋极化在费米能级，由于少数Ru 4 $d$带中心的位置。即使在我们的计算中包含的相关性，我们无法重现实验观察到的金属-绝缘体转变，这表明SrRuO $_3$超薄膜的电子行为可能是由外在因素，如表面无序和缺陷。
2008-06-08 cond-mat.mtrl-sci
