Behaviour of a muonic atom as an acceptor centre in diamond
利用极化负μ子研究了化学气相沉积（CVD）法合成金刚石中硼受主中心的行为。负μ介子取代碳原子中的一个电子，这个μ原子模仿金刚石中的硼受体杂质。在20 - 330 K的温度范围内，在14 kOe的横向磁场中测量了μ子自旋弛豫速率和自旋进动频率的温度依赖性。第一次在金刚石中观察到μ子自旋进动的负移。这是一个各向异性的超精细相互作用的硼受体初步归因于。磁性测试表明，CVD样品的磁化率接近于最纯净的天然金刚石。
2013-05-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Hole in one: Pathways to deterministic single-acceptor incorporation in Si(100)-2$\times$1
随机掺入动力学可能是使用原子精度技术的半导体制造技术的可扩展性的限制因素。虽然这些技术最近已从供体扩展到受体，但动力学对单受体掺入的影响程度尚未评估。我们开发和应用一个原子模型的单受体掺入率的几个最近证明的前体分子：乙硼烷（B $_2$ H $_6$），硼氢化物（BC 1 $_3$），铝氢化物的单体（AlCl $_3$）和二聚体形式（Al $_2$ Cl $_6$），以确定受体前体和剂量条件最有可能产生确定性的掺入。虽然所有三种前体都可以实现单受体掺入，但我们预测乙硼烷不太可能实现确定性掺入，硼氢化物可以通过适度加热（50 $^{\circ}$ C）实现确定性掺入，铝氢化物可以在室温下实现确定性掺入。我们的结论是，硼和铝双金属是原子精度单受体应用的有前途的前体，有可能使单原子量子器件的大型阵列的可靠生产。
2021-08-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electron Paramagnetic Resonance signature of point defects in neutron irradiated hexagonal Boron Nitride
六方氮化硼（h-BN）由于其大的禁带宽度而成为研究荧光缺陷的一种有吸引力的范德华材料。在这项工作中，我们证明了增强的粉红色由于中子照射，并进行电子顺磁共振（EPR）测量。新的点缺陷被暂时指定为双占据的氮空位（S = 1）和零场分裂（D = 1.2 GHz）。这些缺陷与宽的可见光吸收带和近红外光致发光带相关，分别以~ 490 nm和820 nm为中心。EPR信号强度受到在600至800°C之间的温度范围内的热处理的强烈影响，其中辐射诱导的粉红色也丢失。我们的研究结果是重要的理解点缺陷的h-BN及其部署的量子和集成的光子应用。
2018-10-08 cond-mat.mtrl-sci
Theory of shallow and deep boron defects in 4H-SiC
摘要尽管在提高$p$型4 H-SiC衬底和层的质量方面取得了进展，但我们仍然没有能够解释文献中大量与硼相关的光学、结和顺磁共振实验的模型。一个突出的难题是观察到两个浅的硼缺陷，而不同的轴向取向所发现的电子顺磁共振（EPR）和电子核双共振（ENDOR）数据。在掺杂有其他III族元素的材料中没有观察到该特征。另一个悬而未决的问题涉及相互矛盾的结论，从光致发光和EPR研究更深的硼中心，这已被链接到相当不同的模型，无论是基于替代或空位相关的硼缺陷。我们解开这些和其他问题的第一性原理计算，其中的温度依赖的稳定性，电子活动，和顺磁响应的硼缺陷在4 H-SiC的调查。
2023-01-05 cond-mat.mtrl-sci
Theory of reactions between hydrogen and group-III acceptors in silicon
本文基于第一性原理研究了硅中氢与III族受主反应的热力学，阐明了受主-氢配对机制，发现BH₂复合物是LeTID过程的关键副产物，其反应能垒与实验活化能相符，并预测较重双氢化受主无显著非辐射复合活性。
2023-07-28 cond-mat.mtrl-sci
First principles modeling of group-III acceptors and their potential lifetime-limiting effects in n-type 4H-SiC
University of Aveiro（阿威罗大学）
利用杂化密度泛函方法研究4H-SiC中硼和铝受主的电子结构，发现B_Si具有大俘获截面导致n型材料寿命退化，并预测B_C存在新的施主跃迁。
2026-10-07 cond-mat.mtrl-sci
Temperature effects in luminescence of associated oxygen-carbon pairs in hexagonal boron nitride under direct optical excitation within 7-1100 K range
本文研究了六方氮化硼微晶粉在7 - 1100K范围内4.1eV的光致发光强度随温度的变化。所得结果已在基于杂质的缔合给体-受体对（ONCN）配合物的能级的能带模型内进行了分析。在T <200 K时的发光增强过程和两个独立的外部热激活猝灭通道是样品在直接（4.26 eV）激发下可观察到的典型发光机制。结果表明，在T> 220 K时，当直接激发时，样品的光致发光强度降低，这是由于ON中心的施主能级（122 meV）和CN中心的深受主能级（1420 meV）作为（ONCN）-络合物的一部分发生热电离过程。具有15毫电子伏的活化能的温度增强区域是由于一个绑定的Wannier-Mott激子的衰减，然后由相关的施主-受主对的激发转移。
2020-03-05 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Electrostatic, Luminescent, and Paramagnetic Responses of Fresh BN Nanopowders Synthesized under Concentrated Light
本研究探究浓光下合成的BN纳米粉体的静电、发光和顺磁响应，发现其初始因表面缺陷具相关活性，暴露空气后缺陷被钝化致活性消失，揭示表面化学对BN基纳米材料功能性质的关键调控作用。
2025-11-12 cond-mat.mtrl-sci
Quantum Emission from Coupled Spin Pairs in Hexagonal Boron Nitride
本研究利用从头算计算提出 hBN 中量子发射体的施主—受主对模型，解释其光谱、寿命与稳定性差异及 S=1/2 受主的 ODMR 起源。
2024-09-09 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Towards $\textit{ab initio}$ identification of paramagnetic substitutional carbon defects in hexagonal boron nitride acting as quantum bits
讨论了六方氮化硼（hBN）中的顺磁替位碳（C $_\text{B}$，C $_\text{N}$）缺陷作为量子比特的候选者。它们的识别和适用性接近通过光致发光（PL），电荷跃迁，电子顺磁共振，光检测磁共振（ODMR）光谱。通过高效的平面波周期性超原胞\textit{ab initio}密度泛函理论方法揭示了其中几个明显的趋势。特别是，这产生了对C $_\text{B}$和C $_\text{N}$之间的分离的作用的洞察。在大多数情况下，中性和单电荷的基态的缺陷之间的电荷跃迁被预测为实验上可访问的，因为电荷跃迁能级（CTL）的位置位于带隙内。还讨论了\textit{A posteriori}的电荷修正。通过与最近观察到的PL和ODMR光谱的比较，发现了实验孤立的单自旋中心作为中性C $_\text{B}$点缺陷的近似识别。
2021-07-21 cond-mat.mtrl-sci physics.atom-ph quant-ph
Defects and acceptor removal in 60Co γ-irradiated p-type silicon
本研究通过TSC和DLTS技术表征60Co γ辐照p型硅中的缺陷，揭示双空位与X缺陷信号关联，并证实BiOi形成导致硼失活，Neff变化约为BiOi浓度两倍。
2025-05-27 cond-mat.mtrl-sci hep-ex
An electron acceptor molecule in a nanomesh: F4TCNQ on h-BN/Rh(111)
分子在表面上的吸附影响表面偶极子，因此可以预期功函数的变化。当基质与吸附质之间存在电荷时，功函数的变化效应特别强。在这里，我们报告了强电子受体分子，四氰基醌二甲烷C $_{12}$ F $_4$ N $_4$（F $_{4}$ TCNQ）在单层六方氮化硼纳米网（$h$ -BN on Rh（111））上的沉积。F $_{4}$ TCNQ/ $h$ -BN/Rh体系的功函数随分子覆盖度的增加而增加。该效应的大小表明电子从底物转移到F $_{4}$ TCNQ分子。密度泛函理论计算证实了功函数位移，并预测了纳米网孔中的双电荷F $_{4}$ TCNQ $^{2-}$，其中$h$ -BN最接近Rh基底，并在那里具有最大的结合能。从一系列的紫外光电子能谱学数据，在孔隙中的$σ$带首先衰减，在孔隙中的优选吸附被证实。扫描隧道显微镜测量表明，纳米网上的F $_{4}$ TCNQ分子在室温下是可移动的，因为观察到相邻孔之间的“跳跃”。
2018-05-24 cond-mat.mtrl-sci
Electron Paramagnetic Resonance of $V_{N}-V_{Ga}$ complex in $BGaN$
本文研究了掺硼GaN外延层中亚稳态光致EPR信号，结合HRPITS技术将特定陷阱与EPR信号关联，证实其源于$V_{N}-V_{Ga}$复合物，并提出基于深浅施主间电子重新分布的光致EPR模型。
2023-04-06 cond-mat.mtrl-sci
Electron Paramagnetic Resonance of Mn in Bi$_2$Se$_3$ Topological Insulator
用电子顺磁共振（ESR）方法研究了垂直布里奇曼法生长的Bi $_2$ Se $_3$拓扑绝缘体中Mn杂质的存在.高自旋S = 5/2的Mn，Mn $^2$ $^+$构型，与主体材料的导电类型无关地被检测。这意味着Mn $^2$ $^+$（d $^5$）能级位于价带内，并且Mn $^1$ $^+$（d $^6$）能级在Bi $_2$ Se $_3$的能隙之外。Bi $_2$ Se $_3$中Mn $^2$ $^+$的电子顺磁共振谱的特征在于各向同性g因子|g| = 1.91和大轴向参数D = -4.20 GHz × h。这对应于Kramers双峰的零场分裂，分别等于8.4 GHz x h和16.8 GHz x h，这与X波段的塞曼分裂相当。Bi $_2$ Se $_3$中的Mn充当受主，有效地降低了自然高电子浓度，补偿了硒空位，并导致p型导电性。
2014-12-05 cond-mat.mtrl-sci
Carbon and vacancy centers in hexagonal boron nitride
制造具有预定光学、化学和其他特性的缺陷是增强材料功能的有力工具。在此，我们利用密度泛函理论来理解基于空位和替代原子的六方氮化硼中缺陷形成的微观机制。通过对不同生长条件下缺陷诱导的能带结构和形成能的深入分析，我们发现了缺陷间电子配对在缺陷复合物稳定中的主导作用。电子重组改变了电子相互作用的交换分量，该分量在直接库仑排斥或结构弛豫效应中占主导地位，使得受体型和供体型缺陷中心的结合在能量上有利。基于大量的缺陷复合物的分析，我们开发了一个简单的图片时，个别缺陷结合在一起，形成更复杂的中心的电子性能的遗传。
2021-12-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Single-Electron Capacitance Spectroscopy of Individual Dopants in Silicon
最近的运输实验和拟议的原子级半导体器件的动机，我们提出的测量，扩展扫描探针方法的范围，以辨别硅样品的表面下几十纳米的单个掺杂剂的属性。使用基于电容的方法，我们既有空间分辨的单个次表面硼受体，又有光谱检测的单个空穴进入和离开这些微小的原子系统。被确定为B+状态的共振示出从受体到受体的能量转移。我们研究这种行为与最近邻距离。通过直接测量量子能级和测试掺杂剂-掺杂剂相互作用的影响，这种方法代表了未来原子级半导体器件开发的有价值的工具。
2009-12-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Modulating the electrochemical intercalation of graphene interfaces with $α$-RuCl$_3$ as a solid-state electron acceptor
本文利用α-RuCl₃作为固态电子受体使石墨烯带正电，并通过改变hBN间隔层厚度系统调控Li⁺插层电位，结合拉曼光谱、输运测量和DFT计算揭示了电荷转移机制，为二维材料电化学插层调控提供了通用策略。
2023-08-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure of boron and aluminum $δ$-doped layers in silicon
针对硅中高于固溶度的硼、铝δ掺杂层，采用密度泛函理论研究其电子结构，发现结构弛豫、无序及掺杂原子种类对能带等性质的影响规律，为调控其电子性质提供了理论依据。
2023-04-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The critical role of the donor polymer in the stability of high-performance non-fullerene acceptor organic solar cells
在非富勒烯电子受体（NFA）的快速发展的推动下，有机太阳能电池（OSC）的功率转换效率已经达到适合商业应用的水平。然而，高性能NFA OSC的运行稳定性差是必须解决的一个基本挑战。虽然以前的研究主要集中在NFA组件，我们认为在这里的供体和受体材料在基准PM 6：Y 6混合物的降解途径。在这里，我们表明，光浸泡大大增加了充满活力的无序和陷阱态密度在PM 6，与Y 6的影响不大。电子顺磁共振光谱证实了这一点，它揭示了通过光浸泡后PM 6上的捕获极化子增加复合。此外，对光浸泡样品的超快光谱研究表明，PM 6单重态激子在低于100 fs的时间尺度上迅速转化为链间极化子对;这个过程胜过电子转移到Y 6，显着降低了共混物的电荷产生产率。我们在母体聚合物PBDB-T中进行了类似的观察，表明迄今为止用于大多数高性能OSC的这类供体材料对光浸泡本质上是不稳定的。因此，我们揭示了供体聚合物可以是高效OSC系统中的另一个关键薄弱环节，其降解机制需要与NFA共同解决。
2021-12-17 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Identification of the Nitrogen Interstitial as Origin of the 3.1 eV Photoluminescence Band in Hexagonal Boron Nitride
在n型和富氮条件下，氮杂质（N $_\mathrm{i}$）在六方氮化硼（hBN）的本征缺陷中具有最低的形成能。使用优化的混合泛函，它再现了间隙，并满足广义Koopmans条件，一个N $_\mathrm{i}$配置被发现，这是在能量低于迄今为止报道的。（0/-）电荷跃迁能级也深得多，因此N $_\mathrm{i}$在n型样本中充当非常有效的补偿中心。其计算的光致发光（PL）在3.0 eV同意以及与在3.1 eV测量的N-敏感带的位置。还发现氮空位（V $_\mathrm{N}$）不可能是三硼电子（TBC）电子顺磁共振（EPR）中心的起源，并且在热平衡中它甚至不可能存在于n型样品中。
2021-01-24 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Calculated electron paramagnetic resonance $g$-tensor and hyperfine parameters for zinc vacancy and N related defects in ZnO
利用第一性原理计算研究了ZnO中的各种缺陷，重点是O位、间隙位和Zn位上的N $_O$和N $_2$，目的是了解ZnO中N $_2$和O位上的N的电子顺磁共振（EPR）中心。用含投影缀加波的规范方法计算了$g$张量，并与实验结果进行了比较.自由N $_2^+$和N $_2^-$自由基的$g$ -张量及其在GIPAW理论中的各种贡献首先进行分析，以提供基线参考的方法的准确性和了解ZnO中的N $_2$行为。以前的争议的网站上的位置N $_2$在ZnO的EPR中心和浅或深的性质和施主或受主性质的这个中心得到解决。我们发现Zn位上的N-$_2$在自旋密度和$g$张量上基本上类似于锌空位，而O位上的N-$_2$轴位于基面，沿{ \bf c}轴的$π_g$ -轨道单占据的模型与实验符合得很好.对于间隙位置，如果N $_2$不与周围环境强烈相互作用，则在间隙中没有发现能级，因此也没有可能的EPR中心。计算的N-$_O$和$V_ Zn$的$g$张量也与实验符合得很好.影响自旋密度的本地化的不同泛函的影响示出影响的$g$张量值。
2022-11-01 cond-mat.mtrl-sci
First principles band structure of interacting phosphorus and boron/aluminum $δ$-doped layers in silicon
Center for Computing Research, Sandia National Laboratories（桑迪亚国家实验室计算研究中心）；Sandia National Laboratories（桑迪亚国家实验室）
本研究通过密度泛函理论计算了磷和硼/铝δ层在硅中的相互作用能带结构，发现近距时掺杂势抵消，远距时类似p-n二极管，且δ层相互作用可能增强隧道效应。
2026-02-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Charge Transfer in Ternary Solar Cells Employing Two Fullerene Derivatives: Where do Electrons Go?
早期的报道表明，由供体聚合物（D）与富勒烯受体（A：A）的不同混合物混合制成的三元有机太阳能电池（OSC）表现非常相似。这一发现令人惊讶，因为相应的富勒烯LUMO能级略有不同，这可能导致电荷转移步骤的决定性差异。我们研究了三元OSC（D：A：A）的供体聚合物P3HT与不同的富勒烯衍生物的化学计量混合物，PC60BM：PC70BM和PC70BM：IC60BA，分别。使用定量电子顺磁共振（EPR），我们可以区分正和负极化子，定位在特定的分子。我们发现，在初始的电荷转移步骤后，电子重新分布在两个附近的受体在协议与他们的化学计量和他们的相对LUMO能量差。值得注意的是，与原始材料相比，富勒烯混合物中测得的Δ LUMO差异降低了一个数量级，即，低于1 meV的PC60 BM：PC70 BM和（20 +/-5）meV的PC70 BM：IC60 BA。此外，我们发现这种减小的Δ LUMO解释了D：A：A有机太阳能电池的开路电压的偏移。我们将这些发现归因于杂交，导致有效的富勒烯LUMO。因此，多受体共混物确实是光电探测器和太阳能电池的可行选择，因为它们结合了最好的电子受体和光吸收性能。
2021-10-22 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Exploring the Properties of the V_B^- Defect in hBN: Optical Spin Polarization, Rabi Oscillations, and Coherent Nuclei Modulation
该研究通过高频EPR光谱表征hBN中V_B^-缺陷，测得光泵浦自旋极化度38.4%，拉比振荡持续30-40微秒，并利用ESEEM检测远程核信号，确定了14N的四极耦合常数，为理解硼空位自旋性质提供了关键数据。
2023-05-13 cond-mat.mtrl-sci
Charge transfer effects, thermo- and photochromism in single crystal CVD synthetic diamond
本文报道了热处理和紫外辐照对单晶CVD合成金刚石的点缺陷浓度和光吸收曲线的影响。所有的热处理都低于850 K，这低于生长温度，不太可能导致任何结构变化。紫外-可见吸收光谱测量表明，热处理（823 K）后，各种宽吸收功能减少：在270 nm的吸收带（用于推导中性单取代氮（NS 0）浓度），也有两个广泛的功能集中在约360和520 nm。点缺陷中心浓度作为温度的函数也推导出使用电子顺磁共振（EPR）光谱。在~500 K以上，我们观察到NS 0中心的浓度降低，同时带负电荷的氮-空位-氢复合物（NVH \bar）浓度增加。两个跃迁都表现出0.6和1.2 eV之间的活化能，这低于NS 0供体的活化能（~1.7 eV）。最后，发现用强烈的短波紫外光照射样品恢复了NS 0浓度，也恢复了270，360和520 nm的吸收特征。从这些结果中，我们假设一个价带介导的NVH和单氮中心之间的电荷转移过程与NVH的受体陷阱深度为0.6- 1.2 eV。由于NS 0浓度的损失大于NVH \bar浓度的增加，我们还建议存在另一种未知受体，其能量与NVH相似。CVD合成金刚石的颜色在多大程度上取决于先前的历史进行了讨论。
2009-09-07 cond-mat.mtrl-sci
Magnetism in 2D BN$_{1-x}$O$_x$ and B$_{1-x}$Si$_x$N: polarized itinerant and local electrons
采用基于密度泛函理论的第一性原理方法，研究了不同浓度的氧原子和硅原子分别取代氮原子（O $_\mathrm{N}$）和硼原子（Si $_\mathrm{B}$）后，二维六方氮化硼片层的磁性.我们证明了可能形成的三个不同的阶段的磁化能量计算自洽的铁磁（ME $_{\mathrm{FM}}$）和反铁磁（ME $_{\mathrm{AFM}}$）状态的基础上，即与ME $_{\mathrm{FM}}$ =ME $_{\mathrm{AFM}}$的顺磁相，与ME $_{\mathrm{FM}}$ $>$ ME $_{\mathrm{AFM}}$的铁磁相，最后与有限ME $_{\mathrm{FM}}$但零ME $_{\mathrm{AFM}}$的极化巡回电子。虽然O $_\mathrm{N}$系统被发现存在于所有三个阶段，没有倾向于形成的极化巡游电子被观察到的Si $_\mathrm{B}$系统，虽然存在的其他两个阶段被确定。这两个系统的不同行为与作为氧和硅浓度的函数的磁化能量的不同特征相关联。最后，讨论了极化巡游电子相位对O原子分布和外加应变的鲁棒性。
2010-02-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High-Field EPR/ENDOR of N/Be Centers for Defect Engineering in 6H-SiC
Institute of Physics, Kazan Federal University（喀山联邦大学物理研究所）；Ioffe Institute（约费研究所）；Higher School of Cybertechnology, Mathematics and Statistics, Plekhanov Russian University of Economics（普列汉诺夫俄罗斯经济大学网络技术与数学统计高等学院）
本研究通过高场EPR/ENDOR表征6H-SiC中氮/铍中心，明确其自旋特性与电子核相互作用，证实双杂质掺杂可保持晶格结构，为SiC缺陷工程及量子技术应用提供依据。
2026-07-31 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
