Optical beam-induced scattering mode of mid-IR laser microscopy: a method for defect investigation in near-surface and near-interface regions of bulk semiconductors
本文提出了一种新的中红外激光光束诱导散射技术，它是近年来发展起来的中红外激光扫描显微术的一种特殊模式。该技术在其目前的形式是专为调查大规模的复合活性缺陷在近表面和近界面区域的半导体晶片。然而，它可以很容易地修改为晶体中的缺陷调查。在许多方面类似于EBIC，本技术具有一些无可争议的优势，这使得其应用于非破坏性的实验室调查和质量监测的行业。
2011-06-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Intrinsic defects and mid-gap states in quasi-one-dimensional Indium Telluride
本研究结合STM/STS、DFT与角分辨光电子能谱，揭示四方InTe中的一维In1+链、链空位线缺陷及其近VBM局域受主隙态，阐明其本征高p型掺杂来源。
2023-08-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Elastic Mid-Infrared Light Scattering: a Basis for Microscopy of Large-Scale Electrically Active Defects in Semiconducting Materials
本文提出了一种中红外激光显微术的方法，用于研究半导体中的大尺度电学和复合活性缺陷，以及在微电子和光电子工业中对半导体材料和结构进行无损检测。这一发展的基础是奠定了广泛的研究周期的低角度中红外光散射在半导体。技术思想的本质是应用暗场方法对扫描中红外激光显微镜中的散射光进行空间滤波。这种方法使大规模的电活性缺陷，这是富含电离的电活性中心的区域的可视化。位于探针中红外激光束中的小体积内的过量载流子的光激发使得能够可视化大规模的复合活性缺陷，如在光学或电子束感应电流方法中揭示的那些。这两种方法的扫描中红外激光显微镜，现在详细介绍在本文件中，以及在标准方法的低角度中红外光散射本身的技术总结。除了直接观察的技术外，本文还讨论了与中红外激光显微镜相关的缺陷成分分析方法。
2010-08-10 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
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
Atomic and electronic structure of defects in hBN: enhancing single-defect functionalities
本研究通过STM/STS直接观测hBN:C中缺陷的原子与电子结构，揭示单点与多点缺陷两类带隙中间态，为量子缺陷工程和原子尺度光电子学提供新平台。
2024-03-18 cond-mat.mtrl-sci
Application of scanning mid-IR-laser microscopy for characterization of semiconductor materials for photovoltaics
扫描中红外激光显微镜以前被证明是表征不同半导体晶体的有效工具。现在，该技术已成功地应用于研究CZ SixGe 1-x --一种有前途的光致发光材料--和太阳能电池用多晶硅。此外，这种技术被证明是适当的成像抛光引起的缺陷，以及这样的巨大的缺陷，如“针孔”。此外，以前无法解释的“异常”（立方功率）的依赖性的信号的扫描中红外激光显微镜在光束诱导的光散射模式上获得的机械抛光样品的光激发功率现在已被归因于过剩的载流子散射带电的线性缺陷，可能位错线。本文的结论是，扫描中红外激光显微镜可作为现代光化学材料缺陷研究的一种非常有效的工具。
2010-08-24 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Fano Resonances in Mid-Infrared Spectra of Single-Walled Carbon Nanotubes
这项工作重温了物理引起的碳纳米管声子带在中红外。我们在傅里叶变换红外光谱的掺杂和未掺杂的单壁碳纳米管样品的测量表明，声子带表现出不对称的线型，其有效截面增强掺杂。我们将这些观察与电子-声子耦合，或者更具体地说，与Fano共振现象有关。我们注意到，只有掺杂诱导的带内连续谱耦合到声子模，并且侧壁中诱导的缺陷增加了共振几率。
2012-03-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Scanning mid-IR-laser microscopy: an efficient tool for materials studies in silicon-based photonics and photovoltaics
最近提出了一种扫描中红外激光显微镜的方法，用于研究半导体中的大规模电学和复合活性缺陷，以及在微电子和光电子工业中对半导体材料和结构的无损检测。这一发展的基础是对半导体中低角度中红外光散射的广泛研究。该技术思想的实质是应用暗场方法在扫描中红外激光显微镜中对散射光进行空间滤波，并在所研究的样品中的小区域内对过量载流子进行局部光激发，从而形成用于缺陷的复合对比度成像的探测红外光散射的人工源。本文介绍了三个对比的例子，应用上述技术的缺陷可视化的硅基材料设计的光电子学和光子学，这表明这种技术可能是一种有效的工具，缺陷调查和工业测试的半导体材料。
2010-08-24 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Effects of Al Addition on the Native Defects in Hafnia
在纯HfO2中检测到两个被占据的本征缺陷带，其中一个位于带隙的中间，另一个略高于价带最大值。对铝酸铪薄膜电子结构随Al浓度变化的研究表明，铝酸铪薄膜的电子结构随Al浓度的变化而变化，而铝酸铪薄膜的态密度随Al浓度的增加而显著降低，铝酸铪薄膜的态密度随Al浓度的增加而减小。我们的第一性原理研究的系统属性的两个带的带电氧空位，和氧间隙相关的缺陷状态的HfO2，分别。我们进一步证明，所观察到的缺陷带的演变起源于添加的Al和纯HfO2的本征缺陷之间的相互作用，这有效地钝化VO+诱导的中间带隙态，但对材料的电子结构的其他方面的影响很小。
2005-06-26 cond-mat.mtrl-sci
The Role of Hydrogen and Oxygen Interstitial Defects in Crystalline Si cells: Mechanism of Device Degradation in Humid Environment
Hebei University of Science and Technology（河北科技大学）；Hebei Normal University（河北师范大学）；Fuyang Normal University（阜阳师范学院）
本研究通过理论分析揭示了湿环境中硅太阳能电池退化主要由氢空位引起，而非氧空位，为开发针对性缓解策略提供了理论依据。
2026-02-10 cond-mat.mtrl-sci
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
Electronic and structural properties of vacancies and hydrogen adsorbates on trilayer graphene
利用从头计算方法，我们研究了三层石墨烯上空位和氢吸附物的电子和结构性质。这些缺陷被发现共享类似的低能电子特征，因为它们都从蜂窝晶格中移除了一个pz电子，并在费米能附近诱导出缺陷能级。然而，空位也会在晶格上留下未配对的$σ$电子，这导致重要的结构差异，也有助于磁性。我们探讨ABA和ABC堆叠和比较的属性，如形成能，磁矩，自旋密度和局域态密度（LDOS）的缺陷能级。这些性质显示出对缺陷所在层的强烈敏感性，对亚晶格位置和堆叠类型的敏感性较小。最后，对于ABC三层，我们还研究了这些状态在外场存在下的行为，这在非缺陷系统的能带结构中打开了一个可调的间隙。随着磁场的增加，pz缺陷态与带态表现出很强的杂化，磁化强度降低并最终丧失，当缺陷位于中间层时，会出现非磁性的midgap态。
2015-08-18 cond-mat.mtrl-sci
Defect-induced conductivity anisotropy in MoS2 monolayers
各种类型的缺陷在二硫化钼单层及其对电子结构和输运性质的影响进行了研究，使用密度泛函为基础的紧束缚方法结合格林函数的方法。MoS2单分子膜中的本征缺陷显著影响其电子性质。即使在低浓度下，它们也会显著改变量子电导。虽然电子输运实际上是各向同性的原始二硫化钼，强烈的各向异性中观察到的缺陷的存在。在半导体MoS2中观察到局部中间带隙状态，其对电导率没有贡献，但方向相关的散射电流，并且电导率在线缺陷和选定的晶界模型之间强烈降低。
2013-12-12 cond-mat.mtrl-sci
Large-scale defect accumulations in Czochralski-grown silicon
用小角中红外光散射和电子束感应电流技术研究了直拉法生长的硅单晶。发现在这种材料中检测到的电活性杂质的大规模积累在其性质和形成机制上与众所周知的在FZ生长的硅中的杂质云不同。本文对直拉硅中的大尺度杂质积累进行了分类，并对构成大尺度杂质积累的点中心进行了分析。提出了直拉硅中大规模杂质积累的模型。此外，通过扫描中红外激光显微镜获得的大规模杂质积累的图像被证明。
2011-06-06 cond-mat.mtrl-sci
A first principles study of the stability and mobility of defects in titanium carbide
我们已经进行了密度泛函计算的替代过渡金属（TM）缺陷，C空位，和C间隙缺陷在TiC的形成能。此外，我们还评估了TM杂质存在下C原子的迁移能垒。我们发现，从三维TM系列中提取的TM杂质的溶解度低，只有Sc和V杂质可以溶解到TiC中的平衡。此外，我们发现，在TiC中的C的迁移能垒的存在下的TM杂质的影响很大：迁移势垒一般较低的杂质的存在下相比，纯TiC和显示出明显的依赖于TM杂质的原子尺寸。我们建议，在TiC中的C的迁移率将是最高的TM杂质的存在下，从中间的3D TM系列。
2013-03-12 cond-mat.mtrl-sci
Optical Tuning of Resistance Switching in Polycrystalline Gallium Phosphide Thin Films
研究了直接生长在Si衬底上的纳米级磷化镓（GaP）薄膜的阻变特性。首先，生长的GaP薄膜显示出高的RON/ROFF（~10^4），这表明是由于沿着晶界形成导电沟道而引起的。有人提出，点缺陷（最有可能的镓）和结构的障碍，在晶界提供了理想的环境，使间接开关过程。接下来，我们探讨了这种缺陷是否可以产生中间带隙态，如果可以的话，它们可以被光子激发激活。这两个第一性原理计算，以及紫外-可见光和光致发光光谱强烈点的可能性，在多晶GaP膜的中间间隙电子状态。光电导原子力显微镜（phAFM），扫描探针技术，用于图像光电流作为入射光子能量的函数（范围从子带隙以上的带隙）的GaP膜表面上产生的。我们观察到的光电流，即使入射光子能量低于带隙，与存在的中间间隙的电子状态。此外，发现光电流的大小与入射光子能量成正比，并伴随着灯丝电阻的降低。这表明直接集成在Si上的GaP是一种很有前途的光子阻变材料系统。
2021-01-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Atomic structure of intrinsic and electron-irradiation-induced defects in MoTe2
二维过渡金属二硫属化合物中本征缺陷的原子结构在透射电子显微镜（TEM）中很难研究，因为它们在强电子辐照下会迅速损伤。然而，这也可以导致对缺陷的产生及其原子尺度动力学的洞察。我们首先表明，MoTe 2单分子膜没有保护确实迅速降解扫描TEM（STEM）成像过程中，并讨论观察到的原子级动力学，包括从1H相到1T '，三重旋转对称缺陷的转变，和两个1H晶粒之间的线缺陷的迁移与60°取向差。然后，我们分析了封装在两个石墨烯片之间的MoTe 2的原子结构，以减轻损伤，发现所制备的材料含有意想不到的大浓度缺陷。这些缺陷包括与在未封装材料中产生的缺陷类似的点缺陷（或量子点，QD），以及两种不同类型的线缺陷（或量子线，QW），其可以在电子照射下从一种转变为另一种。我们的密度泛函理论模拟表明，量子点和量子阱嵌入MoTe 2引入新的中间带隙状态的半导体材料，因此可以用来控制其电子和光学性质。最后，封装材料的边缘呈现无定形，这可能是由于封装引起的压力。
2018-02-05 cond-mat.mtrl-sci
First principles molecular dynamics study of amorphous Si\sub{1-x}Ge\sub{x}:H alloys
利用第一性原理局域基分子动力学模拟研究了非晶Si \sub{1-x} Ge \sub{x}：H合金的结构、动力学和电子学性质。分析了非晶网络的拓扑结构和缺陷。结构变化和缺陷数量的增加已被发现作为Ge原子百分比从x=0.1增加到x=0.5。随着Ge浓度的增加，电子态密度呈现出带隙减小、带隙中缺陷态和带尾缺陷态增加的趋势。态密度带尾的研究显示出指数（Urbach）行为。的迁移率间隙估计作为Ge浓度的函数。
2006-07-03 cond-mat.mtrl-sci
First-principles characterization of native defects and oxygen impurities in GaAs
North Dakota State University（北达科他州立大学）
本文通过混合泛函计算系统研究了GaAs中的本征点缺陷和氧杂质，揭示了GaAs中本征缺陷和氧杂质的结构、电子和光学性质，并探讨了这些缺陷在材料设计中的重要性。
2026-03-09 cond-mat.mtrl-sci
High spatial frequency laser induced periodic surface structure formation in germanium by mid-IR femtosecond pulses
研究了波长介于$λ=2.0$和$3.6 \; \mathrm{μm}$之间的飞秒中红外脉冲在不同入射角和偏振态下在锗中形成高空间频率激光诱导周期性表面结构（HSFL）。这些结构的周期从$λ/3$到$λ/8$不等。一个修改后的表面散射模型，包括德鲁德激发和光学克尔效应解释了空间周期缩放的HSFL在中红外波长。透射电子显微镜（TEM）显示在结晶锗结构上方存在$30 \; \mathrm{n m}$非晶层。各种机制，包括双光子吸收和缺陷引起的非晶化的讨论作为可能的原因形成的这层。
2016-06-28 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Bright mid-infrared photoluminescence from high dislocation density epitaxial PbSe films on GaAs
本文报道了用分子束外延方法在GaAs（001）衬底上生长的岩盐PbSe（001）应变薄膜在3-7 $μ$ m中波红外（MWIR）波段的光致发光。这些裸膜在低于400 °C的温度下外延生长，在室温下发光明亮，少数载流子寿命长达172 ns。PbSe薄膜的相对较长的寿命是可实现的，尽管穿透位错密度超过$10^9$ $cm^{-2}$所产生的近8%的晶格和晶体结构失配的GaAs衬底上的岛生长。使用准连续波和时间分辨的光致发光，我们表明肖克利-读取-霍尔复合是缓慢的，在我们的高位错密度的PbSe薄膜在室温下，缺陷容限的标志。功率依赖的光致发光和高注入过量载流子寿命在室温下表明，退化俄歇复合限制了我们的薄膜的效率，虽然俄歇复合率显着低于等效的，III-V体材料，甚至有点慢于预期的散装PbSe。因此，缺陷容限和低俄歇复合率的组合效应产生在室温下大约30%的估计峰值内部量子效率，对于严重晶格失配的薄膜，在MWIR中是无与伦比的。我们预计通过优化晶体生长以及了解薄膜中的俄歇过程来提高性能的机会很大。这些结果突出了利用PbSe和相关IV-VI族半导体中不寻常的化学键合的独特机会，用于在新器件设计中受到严格热预算限制的异质集成中红外线源。
2021-08-28 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Polaron and Bipolaron Defects in a Charge Density Wave: a Model for Lightly Doped BaBiO3
BaBiO 3是一种原型“电荷有序系统”，形成具有名义价Bi（3+）和Bi（5+）的互穿子晶格。它也可以被看作是一个三维版本的Peierls绝缘体，绝缘间隙是一个有序的氧原子扭曲的结果。当通过掺杂将空穴添加到BaBiO 3中时，它保持绝缘，直到达到非常大的空穴浓度，此时它变得超导。较轻掺杂样品的绝缘行为的机制是形成小极化子或双极化子。这些是Peierls序参量中的自组织点缺陷，其将载流子捕获在Peierls间隙内的束缚态中。我们用Rice-Sneddon模型计算了极化子和双极化子的性质。双极化子是稳定的缺陷;丢失的电子对来自一个空的中间带隙状态，该状态是从较低的佩尔斯带建立的。每一个双极化子畸变也会在未被占据的上佩尔斯带底部之下拉下六个局域态。估计了双极化子跃迁的激活能。
2001-08-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Manybody GW calculation of the oxygen vacancy in ZnO
基于近似泛函的半导体中缺陷能级的密度泛函理论（DFT）计算受到相当大的不确定性，特别是由于不准确的带隙能量。通过对ZnO中O空位的多体GW计算，检验了以往的修正方法，发现：（i）由于自相互作用修正，VO缺陷态的GW准粒子位移增加了占据态和未占据态之间的分裂，不能反映导带与价带的特性。(ii)GW准粒子能量的带电缺陷态需要重要的修正超原胞有限尺寸效应。(iii)GW的结果是强大的相对于底层DFT或混合DFT功能的选择，和（2+/0）施主跃迁低于中间的间隙，接近我们以前的预测采用刚性带边位移。
2010-02-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Defect State Density and Orbital Localization in a-Si:H/c-Si Heterojunction and the Role of H
本文利用密度泛函理论（DFT）研究了H及其成键构型对氢化非晶硅（a-Si：H）/晶硅（c-Si）异质结构缺陷态密度和轨道局域化的影响。为了模拟a-Si在c-Si上的原子构型，使用经典分子动力学（MD）进行熔化和淬火模拟。将不同的氢含量以不同的键合构型插入到a-Si中，然后通过DFT弛豫来产生稳定的a-Si：H结构，其代表结晶Si表面上的氢化a-Si。与晶体异质结（其中界面密度在界面处是最大值）相反，我们发现，在H原子的最能量稳定的配置中，缺陷态密度在界面处相对较低，并且在a-Si层的中间处最大。我们的结构分析表明，在这些配置中，H原子不一定键悬挂键或界面原子。然而，它们能够显著地改变异质结构的原子结构，从而降低a-Si层处的缺陷态密度和轨道局域化，并且更显著地降低a-Si/c-Si界面处的缺陷态密度和轨道局域化。模拟的缺陷态分布的一般形式表明a-Si：H对c-Si衬底的钝化作用。
2020-11-28 cond-mat.dis-nn 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
Mid-infrared emission and absorption in strained and relaxed direct bandgap GeSn semiconductors
通过独立的工程应变和成分，这项工作证明和研究直接带隙发射在中红外范围内从硅上生长的GeSn层。在Sn含量为17 at.%的均匀层中，我们将室温发射波长扩展到~4.0 μm以上。基于温度依赖的光致发光、吸收测量和理论模拟，讨论了光发射的基本机制。无论应变和组成，这些分析证实，单峰发射总是观察到的探测温度范围为4-300 K，排除了缺陷和杂质相关的发射。此外，热激活的非辐射复合通道的载流子损耗被发现作为应变弛豫的结果被极大地最小化。吸收测量验证直接带隙吸收在应变和放松的样品在能量密切匹配的光致发光数据。这些结果突出了GeSn半导体作为可扩展、紧凑和硅兼容的中红外光子学和量子光电子学的通用构建块的强大潜力。
2020-12-23 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
GeSn Defects and their Impact on Optoelectronic Properties: A Review
本综述梳理了GeSn半导体的制备与性能研究进展，重点分析了点、线缺陷对其电子及光电性能的影响，指出缺陷管控是性能瓶颈，整合相关技术与表征研究并提出领域发展方向。
2024-05-13 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Influence of native defects on magneto-optoelectronic properties of $α$-MoO$_{3}$
本研究通过第一性原理DFT计算探究本征缺陷对$α$-MoO$_{3}$磁光电性质的影响，明确了不同空位的形成难易、对带隙与磁矩的作用及室温稳定性，为相关器件设计提供了理论依据。
2023-06-08 cond-mat.mtrl-sci
Stoichiometric and Non-stoichiometric Cesium Potassium Antimonide Photocathodes: Ab-initio Insights into its Properties for Photoemission
该研究利用第一性原理计算揭示CsK2Sb的结构、电子、光学、表面及本征缺陷性质，阐明其作为高效可见光光电阴极的潜力与优化方向。
2025-07-25 cond-mat.mtrl-sci
Native point defects in HgCdTe infrared detector material: Identifying deep centers from first principles
本研究采用介电依赖杂化密度泛函结合自旋轨道耦合，研究LWIR Hg₀.₇₅Cd₀.₂₅Te的本征点缺陷，明确了p型导电来源及多种深中心的形成机制，为MCT红外探测器材料缺陷调控提供理论依据。
2024-03-13 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.comp-ph
Tunability and Losses of Mid-infrared Plasmonics in Heavily Doped Germanium Thin Films
重掺杂杂质半导体薄膜在中红外等离子体激元器件中的应用非常有前景，因为它们的介电函数的实部是负的并且在该波长范围内可宽调谐。在这项工作中，我们研究了严重的n型掺杂锗外延生长在不同的衬底上，在原位掺杂的$10^{17}$的$10^{19}$厘米$^{-3}$范围内，通过红外光谱，第一原理计算，泵浦探测光谱和直流传输测量，以确定等离子体边缘和载流子密度之间的关系，并量化中红外等离子体损耗。我们表明，未屏蔽的等离子体频率可以在400 - 4800厘米$^{-1}$范围内调谐，平均电子散射率，占主导地位的散射与光学声子和带电杂质，几乎线性增加的频率。我们还发现损耗和可调谐性对晶体缺陷密度、失活掺杂剂密度和温度（低至10 K）的依赖性很弱。在薄膜中的等离子体被光学激活的泵浦在近红外，我们发现弱，但显着的弛豫时间依赖于静态掺杂水平的薄膜。我们的研究结果表明，在几皮秒范围内的等离子体振子的衰减时间可以在硅衬底上生长的n型锗薄膜，从而允许在室温下的欠阻尼中红外等离子体振荡。
2016-01-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Impact of single and double oxygen vacancies on electronic transport in Fe/MgO/Fe magnetic tunnel junctions
为了研究氧空位对自旋极化输运的影响，我们采用密度泛函理论计算了单（F心）和成对（M心）氧空位的电子和输运性质.对于FeCo电极，这些点缺陷可以产生低至0.4V的势垒高度，而不管缺陷在势垒内的空间位置以及M中心的取向如何。这些缺陷促使磁性隧道结（MTJ）的平行（P）磁性状态中的自旋向上沟道的电导强烈减小，这主要导致TMR从理想情况下的约10000 $\%$下降到更符合实验的值的数量级下降。当置于MgO势垒的中间层中时，F中心引入远离$Γ$点的额外P $\uparrow$传输。这种散射将TMR降低到145 $\%$。相比之下，M中心仅仅加宽了$Γ$周围的这种透射，从而将TMR提高到315 $\%$。旋转M中心以便部分地指向传输方向，使围绕$Γ$的传输变尖锐，进一步将TMR增加到1423 $\%$。当这些缺陷位于MTJ界面处时，传输和随后的TMR（其达到$\approx$ 4000 $\%$）表明这种结的行为与理想MTJ一样，只是具有低得多的势垒高度。因此，我们的研究结果在理论上调和了高TMR和低势垒高度的并发观察，例如金属Mg的沉积后氧化，这可以在较低的MTJ界面处产生氧空位，以及可以促进M中心超过F中心的退火。
2019-04-04 cond-mat.mtrl-sci
Structure and elasticity of model disordered, polydisperse and defect-free polymer networks
无序和多分散聚合物网络的弹性是软物质物理学的一个基本问题，至今尚未解决。在这里，我们通过模拟二价和三价或四价片状颗粒的混合物自组装聚合物网络，这导致类似于实验随机交联系统的指数链长分布。组装完成后，网络连接和拓扑将被冻结，并对生成的系统进行特征化。我们发现网络的分形结构依赖于组装的数密度，但是具有相同平均价和相同组装密度的系统具有相同的结构性质。此外，我们计算的均方位移的长时间限制，也被称为（平方）本地化长度，的交联和链的中间单体，显示长链的动态是很好地描述了管模型。最后，我们找到了在高密度下连接这两个局部化长度的关系，并将交联局部化长度与体系的剪切模量联系起来。
2023-02-20 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Electronic and structural properties of vacancies on and below the GaP(110) surface
我们利用第一性原理赝势进行了总能量密度泛函计算，确定了GaP（110）表面中性表面和亚表面空位的原子和电子结构。阳离子和阴离子表面空位显示出明显的向内弛豫的三个最近的邻居原子对空缺，而表面点群对称性保持。对于这两种类型的空缺，我们发现一个单一的占领水平在中间差距。在第二层下面的次表面空位显示与体缺陷基本上相同的性质。我们的结果在第二层中的空缺显示未观察到的功能，无论是表面或体的空缺：大的弛豫发生，这两个缺陷是不稳定的反位空缺复合物的形成。模拟扫描隧道显微镜图片的不同的空缺，我们发现与实验数据的表面空缺和预测的签名的亚表面空缺。
1998-05-19 cond-mat.mtrl-sci
A first-principles study of carbon-related energy levels in GaN: Part II - Complexes formed by carbon and hydrogen, silicon or oxygen
这项工作提出了一个深入的调查组成的复合物的性质的氢，硅或氧与碳，这是主要的无意杂质在未掺杂的GAN。这份手稿是对我们以前关于碳-碳和碳-空位复合物的工作的补充。在广义Kohn-Sham密度泛函理论的框架内，采用Heyd-Scuseria-Ernzerhof混合泛函的第一性原理方法.考虑了不同电荷态的两个H-C、四个Si-C和五个O-C配合物。经过全几何弛豫，得到了形成能、结合能以及热跃迁和光跃迁能级。计算出的能级与实验观察到的碳相关陷阱能级进行了系统的比较。此外，我们计算了所选缺陷复合物的振动频率，并在考虑两种不同情况的低，中，高碳掺杂情况下估计了缺陷浓度，其中电活性缺陷：（a）只有碳和空位，（b）不仅碳和空位，而且氢，硅和氧。我们证实了$\mathrm{C_N}$是GAN中的主要受主。除此之外，大量的$\mathrm{Si_{Ga}-C_N}$复合物以中性形式存在。这种复合物是在未掺杂的$n$型GAN中观察到的未知形式的碳的可能候选者。
2017-06-17 cond-mat.mtrl-sci
Defect Engineered Layer Dependent Nonlinear Optical Response in Two Dimensional Muscovite for Efficient Optical Limiting
本研究利用飞秒激光揭示了二维白云母中由量子限域和晶格缺陷（氧空位）驱动的层依赖非线性吸收与光限制增强机制，为设计高效低通量光限制器提供了新途径。
2025-08-13 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
