Topological and topological-electronic correlations in amorphous silicon
本文研究了非晶硅的几种结构模型，并讨论了它们共同的结构和电子特性。我们注意到短期债券之间的空间相关性，以及长期债券之间的类似相关性。这种效应在系统的第一原理松弛和有限温度下持续存在。接下来，我们探讨了带尾态的性质，发现这些态具有有序结构。我们详细的本地几何形状和带尾之间的相关性。
2007-09-30 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
The Effect of Strained Bonds on the Electronic Structure of Amorphous Silicon
几种非晶硅结构的产生使用一个经典的分子动力学（MD）协议的熔化和淬火与不同的淬火速率。这些结构的计算的电子性质的分析表明，中间带隙态密度的a-Si，这是感兴趣的太阳能电池和薄膜晶体管的应用可以关联到键角标准偏差。我们还发现这个参数可以很好地决定a-Si的过剩能量，这是理论上生成实际a-Si原子结构的一个重要判据。
2020-12-22 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Atomistic Origin of Urbach Tails in Amorphous Silicon
指数带边已经在各种材料中观察到，包括晶体和非晶体。在本文中，我们推断这些尾巴在非晶和有缺陷的晶体硅的结构起源的直接计算与电流{ \it ab initio}方法。我们发现，指数尾出现在放松模型的金刚石与适当的点缺陷。在非晶硅（a-Si）中，我们发现网络中存在短键和长键的结构丝，并且在两个带尾的极端边缘附近的尾态也是连续的，在结构丝上有许多局域化。我们连接的存在下，这两个灯丝系统的缺陷和/或拓扑紊乱的存在下，结构松弛。
2008-02-10 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Real space information from Fluctuation electron microscopy: Applications to amorphous silicon
复杂材料的理想模型必须满足关于系统的所有可用信息。通常，该信息由实验数据、隐含于复杂的原子间相互作用的信息和潜在的其他{ \it先验}信息组成。通过将第一性原理或紧束缚信息与实验数据结合起来，我们开发了一种方法：实验约束分子弛豫（ECMR），它使用{ \it all}可用的信息。我们应用该方法来模拟中程有序非晶硅使用起伏电子显微镜（FEM）的数据作为实验信息。本文对中程有序的次晶模型进行了研究，提出了一种基于非晶硅中空穴的次晶模型。我们的工作表明，薄膜的非晶硅显示中程秩序（在FEM实验）可以准确地表示由一个连续的随机网络模型与不均匀性组成的有序晶粒和空隙分散在网络中。
2007-07-26 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
On the origin and the structure of the first sharp diffraction peak of amorphous silicon
非晶硅（${\it a}$ -Si）在2埃附近的第一个尖锐衍射峰（FSDP）的结构$^{-1}$的处理，特别强调的位置，强度和衍射曲线的宽度。通过对${\it a}$ -Si的连续无规网络（CRN）模型的研究表明，FSDP的位置和强度主要由15埃尺度上非晶网络中的径向原子关联决定。对不同径向壳贡献的逐壳分析表明，对FSDP的关键贡献来自网络中的第二和第四径向壳，伴随着来自第一壳的背景贡献和来自远处径向壳的小的残余修正。从数值计算的结果补充的唯象讨论的结构因子在波矢空间和减少对关联函数在实空间中的峰之间的关系。导出了FSDP的位置与非晶网络中Si原子平均第二近邻距离之间的近似函数关系，并通过数值计算得到了证实。
2021-01-01 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Vibrational properties of amorphous silicon from tight-binding O(N) calculation
在紧束缚方法的框架下，我们提出了一个O（N）算法来研究非晶硅的振动性质。的动力学矩阵元素已在谐波近似利用短程性质的密度矩阵计算的振动态密度，然后从标准的O（$N^4$）算法获得相同的比较数值评估。为了说明的目的，1000个原子的模型进行了研究，使用参与数计算的振动本征态的局域化特性。
2002-01-16 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Microstructure, vacancies and moments of nuclear magnetic resonance of hydrogenated amorphous silicon
最近的氢化非晶硅红外吸收光谱实验表明，当氢浓度高达14%时，样品中存在单空位和双空位。出于这一观察，我们研究了氢的微观结构中的两个模型网络的富氢非晶硅的分布（氢），缺陷的存在下，特别强调的性质，以及在低和高浓度的氢的核磁共振谱的特征。我们的研究揭示了空缺的存在，这是模型网络的内置功能。该研究还证实了网络中存在各种氢化物构型，包括从硅单晶和硅双晶到开链状结构，这些结构已在红外和核磁共振实验中观察到。根据网络中自旋（氢）分布的知识计算了核磁共振谱的宽线宽和窄线宽。
2010-08-02 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Energy landscape of relaxed amorphous silicon
我们分析了一个很好的放松1000原子模型的非晶硅的能量景观的结构，使用激活-弛豫技术（ART新）。从一个最小值开始产生超过40，000个事件，我们发现激活机制本质上是局部的，它们在整个模型中均匀分布，并且激活能受到断裂一个键的成本的限制，而与机制的复杂性无关。活化能垒分布的整体形状也对配置的确切细节不敏感，这表明良好松弛的配置基本上看到相同的环境。这些结果强调了这种材料中弛豫的局部性质。
2003-01-24 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Anderson transition and thermal effects on electron states in amorphous silicon
我讨论的基础上大规模计算与现实的几千个原子模型的电子态的非晶硅的性质。一个相对简单的本地化扩展（安德森）过渡模型进行审查。然后，考虑了热无序对局域电子态的影响。研究发现，在容易接近的条件下，局域态（带隙或带尾）及其共轭能可能会发生剧烈的波动。简要讨论了非绝热原子动力学对掺杂或光激发系统的可能重要性。
1999-09-30 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Temperature dependent vibrational spectra in non-crystalline materials: application to hydrogenated amorphous silicon
基于从头算分子动力学、改进的信号处理技术和计算机可视化技术，提出了一种新的无参数非晶态材料结构、动力学和电子性质的模拟方法。该方法已被广泛测试，通过调查氢和硅动力学在氢化非晶硅（a-Si：H）。通过比较理论和实验的振动光谱，我们演示了如何将振动特性与结构稳定性，成键和氢扩散。我们提取的微观特征，不能通过其他技术，即氢迁移和相关的键切换，悬挂键钝化，低氢活化能，和a-Si：H稳定性一般，我们表明，通过分析的测试案例，我们的方法提供了一个严格和现实的描述非晶材料。我们还表明，这种方法提供了访问非晶硅的其他重要的宏观特性的可能性，并可用于模拟所有方面的a-Si：H动力学，包括有害的Staebler-Wronski效应。
2007-11-06 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Activated mechanisms in amorphous silicon: an activation-relaxation-technique study
在低温下，非晶硅中的动力学通过一系列离散的激活事件发生，这些激活事件局部重组拓扑网络。使用的激活-松弛技术，一个数据库，包含超过8000个这样的事件被生成，和事件进行了分析，相对于他们的能量障碍和不对称性，位移和体积膨胀/收缩。特别注意那些事件对应的扩散协调缺陷。的能量是没有明确的相关位移，也没有与缺陷密度以及放松配置。然而，我们发现与局部体积膨胀的一些相关性：它倾向于增加约4 eV/μ $^3$。这些事件的拓扑性质也进行了研究，他们表现出意想不到的丰富多样性。
1999-05-27 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Quantum atomic delocalization vs. structural disorder in amorphous silicon
用路径积分蒙特卡罗模拟方法研究了30 ~ 800 K温度范围内非晶硅中原子离域的量子效应。量子离域相对于拓扑无序是可感知的，如从径向分布函数（RDF）等结构观测值所见。在低温下，由于量子效应，RDF中第一个峰的宽度增加了1.5倍。在有限温度下，非晶硅中固体振动的整体非谐性明显大于晶体材料。低能振动模式主要位于非晶材料中的配位缺陷上。
1998-10-29 cond-mat.dis-nn
Tight-binding study of structure and vibrations of amorphous silicon
我们提出了一个紧束缚计算，第一次，准确地描述了非晶硅的结构，振动和弹性特性。我们计算原子间的力常数，并找到一个非物理的功能的Stillinger-Weber经验势，与一个非常注意的错误，与该潜在的径向分布函数。我们还发现，径向分布函数的固有的第一峰是不对称的，与通常的假设在衍射数据的分析。我们使用我们的结果的正常模式的频率和偏振矢量，以获得径向分布函数上的零点展宽效应，使我们能够直接比较理论和高分辨率的X射线衍射实验。
2004-05-14 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Excess Modes and Enhanced Scattering in Rare-Earth Doped Amorphous Silicon Thin Films
我们报告的比热和热导率的钆和钇掺杂的非晶硅薄膜测量氮化硅膜为基础的微量热计。在非晶硅网络中添加钆或钇可在宽温度范围内降低热导率，同时显著增加比热。该结果表明，大量的非传播状态被添加到振动光谱中，这最有可能是由Si笼中的掺杂剂原子的局部振动或形成笼结构的材料的软化引起的。高分辨率的横截面电子显微镜照片显示在Gd掺杂的材料，不出现在纯非晶硅的柱状功能。来自纳米级柱和填充笼结构的散射在稀土掺杂的非晶半导体中的热导率降低中起作用。总体结果是非晶态固体，其在$C/T^{3}$中具有大的凸起，并且在热导率中没有平台。
2006-03-23 cond-mat.dis-nn
Atomic vibrations in disordered systems: Comparison of disordered diamond lattices and a realistic amorphous silicon model
力常数和位置无序已被引入到金刚石晶格模型中，试图模仿一个现实的非晶硅模型的振动特性。这两种类型的障碍本身都不足以模仿现实模型。通过比较这些模型的谱密度，它表明，这两种疾病的组合是一个更好的表示，但仍然不完全令人满意。拓扑无序在这些模型中进行了研究，通过重新编号的原子和检查的动力学矩阵图形。实际模型的动力学矩阵与位置无序晶格模型的动力学矩阵相似，这意味着两个系统中的短程有序是相似的。
2004-09-09 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Internal mechanical dissipation mechanisms in amorphous silicon
利用激活-弛豫技术，我们在非晶硅（a-Si）模型中寻找二能级系统（TLS）。TLS是与内部机械耗散相关的机制，并且是最大引力波探测器的最敏感频率范围内的主要噪声源，也是许多量子计算机中退相干的主要来源之一。我们发现，在a-Si中，感兴趣的TLS的大部分分为两个主要类别：键缺陷跳跃的邻居交换拓扑缺陷和Wooten-Winer-Weaire键交换。这些类别的分布在很大程度上取决于a-Si的制备时间表。我们使用我们的结果来计算非晶硅的机械损耗，导致在室温下的0.001的损耗角，在某些配置中在150 K时降低到0.0001。我们的建模结果表明，多类事件可能会导致实验相关的TLS在无序材料，因此，可能需要多种衰减策略，以减少其影响。
2022-09-06 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Two-Level Systems in Evaporated Amorphous Silicon
在$e$ -束蒸发非晶硅（$a$ -Si）中，分别由比热$C$和内耗$Q^{-1}$测量确定的二能级系统（TLS）$n_{0}$和$\overline{P}$的密度已被证明变化超过三个数量级。在这里，我们表明，$n_{0}$和$\overline{P}$是成比例的比例常数，这是一致的测量时间依赖性提出的黑色和Halperin，并不需要引入额外的异常TLS。然而，$n_{0}$和$\overline{P}$强烈地依赖于膜的原子密度（$n_{\rm Si}$），该原子密度依赖于膜厚度和生长温度两者，这表明$a$ -Si结构是异质的，具有在致密的非晶网络中形成的纳米空隙或其它较低密度区域。文献数据的综述表明，这种原子密度依赖性不是$a$ -Si所独有的。这些发现表明TLS不是无定形网络所固有的，而是需要异质结构才能形成。
2015-06-13 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Crystallization of amorphous silicon induced by mechanical shear deformations
利用经典的分子动力学（MD）模拟和经验的环境相关原子间势（EDIP）[Phys.Rev.B56，8542（1997）]，研究了非晶硅（a-Si），特别是晶化对外部机械剪切变形的响应。与以前的结果一致，我们发现，在低剪切速度和低温下，剪切变形增加无序和缺陷密度。然而，在高温下，变形被发现诱导结晶，表现出与剪切速率和温度相关的动态转变。剪切变形下的a-Si的性质和系统结晶的程度进行了分析的剪切和非剪切材料之间的势能差（PED），以及缺陷的分数和具有结晶环境的颗粒的数量。
2011-04-29 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Signatures of paracrystallinity in amorphous silicon
本研究通过机器学习驱动的量子力学精度模拟，系统采样淬火非晶硅构型空间，证明次晶态模型与现有实验观测一致，为非晶硅结构理论提供了统一解释。
2024-07-23 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Approximate ab initio calculation of vibrational properties of hydrogenated amorphous silicon with inner voids
用分子动力学方法对氢化非晶硅（a-Si：H）的振动性质进行了近似从头计算。纯非晶硅（a-Si）的216原子模型已被用作我们的a-Si：H模型的起点，该模型具有通过从体中去除硅原子簇并用氢终止所得悬挂键而制成的空隙。我们的计算表明，空洞的存在导致在系统的振动光谱中的局部低能（30-50 cm^{-1}）的状态。这些状态的性质和本地化属性进行了分析，通过各种可视化技术。
1998-10-17 cond-mat.dis-nn
Atomistic Simulations of Elastic and Plastic Properties in Amorphous Silicon
利用分子动力学方法研究了非晶硅的低温力学性能。平均而言，局部化的基本塑性事件和协调缺陷的网站出现相关。对于Tersoff势和SW势，以缺陷为中心的塑性事件倾向于5倍缺陷，而对于改进的Stillinger-Weber势，以3倍缺陷为中心的塑性事件倾向于3倍缺陷。我们还分析了在不同的剪切机制下非晶硅中的非仿射位移场。非仿射位移场局部化时，塑性事件发生，并显示在较高的剪切应变基本剪切带的形成。
2008-06-12 cond-mat.dis-nn
Transverse and longitudinal vibrations in amorphous silicon
我们表明，在非晶硅的谐波振动可以被分解为横向和纵向分量在所有的频率范围内，即使在没有明确定义的波矢${\bf q}$。为此目的，我们定义的横向分量的本征矢量与给定的$ω$作为一个组件，它不改变周围的原子的Voronoi细胞的体积。纵向分量是剩余的正交分量。我们求出了非晶硅数值模型的振动态密度的纵向和横向分量。振动在7 THz以下和15 THz以上主要是横向的。在振动之间的频率间隔中具有纵向性质。在7太赫兹的振动从几乎横向到几乎纵向的突然转变解释了非晶硅扩散率在7太赫兹以上的突出峰值。
2015-08-18 cond-mat.dis-nn
Optimization and Neural Network-Based Modelling of Surface Passivation Effectiveness by Hydrogenated Amorphous Silicon for Solar Cell Applications
本征氢化非晶硅膜可以提供优异的晶体硅晶片表面钝化。本征氢化非晶硅的这种品质使得其在具有本征薄层的异质结（HIT）太阳能电池制造中具有价值。本文叙述了影响本征氢化非晶硅钝化质量的材料特性和电子特性。本征氢化非晶硅层的钝化质量的研究已经相对于在等离子体增强化学气相沉积（PECVD），其沉积的最常用的方法的沉积参数进行。结果表明，本征氢化非晶硅（a-Si：H（i））厚度为30 nm时，可获得表面复合速度< 50 cm/s的良好表面钝化，优于其它钝化技术。设计了一个基于人工神经网络（ANN）的数学模型来预测给定淀积条件下的载流子寿命，结果表明，利用赤池信息准则（AIC），开发的ANN模型的预测能力随隐层神经元数目的变化而变化，赤池信息准则是一种被广泛接受的用于衡量非线性模型有效性的模型选择方法。
2018-12-20 cond-mat.dis-nn physics.app-ph
Effect of low-temperature annealing on the void-induced microstructure in amorphous silicon: A computational study
我们提出了一个计算研究的空隙诱导的微结构在非晶硅（$\it a$ -Si）通过产生超大型模型的$\it a$ -Si的空隙体积分数为0.3 $\%$，在小角X射线散射（SAXS）实验中观察到。本文用约化对关联函数和非晶硅原子形状因子的傅里叶变换计算散射强度，研究了小角X射线散射中空洞形貌与散射强度之间的关系。低温（$\le$ 600 K）退火对散射强度和空隙的微观结构的影响已得到解决，特别强调的形状和大小的空隙，通过研究原子重排的空隙表面和计算的平均回转半径的空隙从表面原子的空间分布和强度图在Guinier近似。该研究表明，低温退火可以导致相当大的孔隙表面的重组，这是清楚可见的三维形状的空隙，但它可能不一定反映在一维散射强度图。
2018-08-28 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Thermal Expansion and Gruneisen Parameters of Amorphous Silicon: A Realistic Model Calculation
利用一个实际模型，计算了非晶硅的模Gruneisen参数和线性热膨胀系数随温度的变化。所得到的Gruneisen参数的值不同的晶体的情况下，具有所有的多样性抑制，除了少数的高频本地化和低频共振模式。后者具有非常大的，大多为负的Gruneisen参数（高达-31），由体积驱动的内部应变引起。因此，热膨胀系数的值低于晶体硅的值，并且取决于样品。
1997-08-07 cond-mat.dis-nn
Optical Absorption and Electron Paramagnetic Resonance of the E'-alpha Center in Amorphous Silicon Dioxide
本文报道了用光学吸收谱（OA）和电子顺磁共振谱（EPR）联合研究非晶二氧化硅（a-SiO_2）中的E '-α点缺陷。这种缺陷已在β射线照射和热处理的缺氧a-SiO2材料中进行了研究。我们的结果指出，E '-α中心是负责OA高斯带峰值为5.8 eV，并具有0.6 eV的半高宽（FWHM）。相关电子跃迁的振子强度估计为0.14。此外，我们已经发现，这OA带是非常相似的E '-γ中心在相同的材料中诱导，这表明相关的电子跃迁涉及高度本地化的结构上共同的两个缺陷的状态。
2008-05-14 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Propagating elastic vibrations dominate thermal conduction in amorphous silicon
非晶态固体中的热原子振动可以通过它们是作为弹性波传播还是由于缺乏原子周期性而不传播来区分。在a-Si中，先前的工作得出结论，非传播波是热传输的主要贡献者，而传播波被限制在小于几个THz的频率，并且被非谐性散射。在这里，我们提出了一个晶格和分子动力学分析的振动a-Si，支持一个定性不同的图片中，传播的弹性波占主导地位的热传导和散射的弹性波动，而不是非谐性。我们明确地证明了频率接近10太赫兹的振动的传播性质，使用触发波计算实验。我们的工作表明，大多数热量是通过在a-Si中传播弹性波进行的，并展示了一条通过操纵弹性波动来实现非晶材料极端热性能的途径。
2017-04-26 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
First-Principles Prediction of Densities of Amorphous Materials: The Case of Amorphous Silicon
基于密度泛函理论中的Car-Parrinello分子动力学（CPMD），探索了一种预测非晶材料原子密度的新方法。尽管确定物质的原子密度对于理解其物理性质至关重要，但迄今为止还没有提出过用于非晶材料的这种方法。在我们的方法中，通过假设非晶材料的正则分布是高斯分布，我们产生多个非晶结构与几个不同的体积通过CPMD模拟和平均的总能量在每个体积。然后确定密度为使平均总能量最小的密度。在这项研究中，这种方法被实施为非晶硅（{ $a$ -Si}），以证明其有效性，我们已经确定的{ $a$ -Si}的密度是4.1%，其体积模量是28 GPa小于晶体，这是在良好的协议与实验。我们还证实，通过经典的分子动力学模拟产生的样品产生了可比的结果，并验证了我们的假设。研究结果表明，所提出的方法是适用于其他无定形系统，包括那些缺乏实验知识。
2017-06-23 cond-mat.dis-nn
Character of the reaction between molecular hydrogen and silicon dangling bond in amorphous SiO_2
在不同温度下原位研究了激光照射非晶SiO_2（二氧化硅）中产生的硅悬挂键缺陷（E'中心）的扩散H2钝化。结果表明，E'心与H_2反应的活化能为0.38eV，反应动力学不受扩散限制。并与前人对二氧化硅中另一个基本的顺磁点缺陷--非桥氧空穴中心的研究结果进行了比较。此外，提出了与文献数据的表面E'中心，嵌入在二氧化硅薄膜中的E'中心的反应性质，并与理论计算进行比较。特别地，与表面E'心与H_2的反应性质的密切一致导致得出这样的结论：体E'和表面E'的种类与它们与分子氢的反应性质是不可区分的。
2007-03-02 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Nearly defect-free dynamical models of disordered solids: The case of amorphous silicon
在材料建模领域，人们普遍认为，使用经典或从头算分子动力学（MD）模拟，不能通过从熔融态的硅淬火来制备无缺陷的无定形硅的真实网络。在这项工作中，我们解决这个长期存在的问题，通过生产几乎无缺陷的超大型非晶硅模型，由多达50万个原子，使用经典的分子动力学模拟。的结构，拓扑，电子和振动特性的模型，并与实验数据进行比较。与使用修改的Wooten-Winer-Weaire键切换算法得到的模型的比较表明，该模型与后者，这是通过在配置空间中的原子网络的基于事件的总能量弛豫产生的。在这项工作中产生的MD模型代表了最高质量的非晶硅网络，迄今为止在文献中报道使用分子动力学模拟。
2018-03-14 cond-mat.dis-nn physics.comp-ph
Hidden structure in amorphous solids
非晶硅的理论研究近况[Y. Pan等人，Phys.Rev.Lett. 100 206403（2008）]揭示了网络拓扑中微妙但重要的结构相关性：短（长）键与其他短（长）键空间相关的趋势）。这些结构与光学带隙中的电子带尾有关。在本文中，我们进一步研究这些问题的非晶硅，并证明，类似的相关性存在于无定形二氧化硅，并在有机分子，b-胡萝卜素。最后，我们讨论的起源的影响和其可能的普遍性。
2009-08-06 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Large and realistic models of Amorphous Silicon
非晶硅（a-Si）模型的结构，电子和振动特性进行了分析。为了进行这种分析，已经通过计算制造了几种不同尺寸的模型。结果表明，最近开发的结构建模算法被称为力增强原子细化（FEAR）提供的结果与实验中子和X射线衍射数据一致，同时产生低于传统计划的总能量。我们还表明，一个大的模型（500个原子）和一个完整的基础是必要的，以正确地描述振动和热性能。我们计算了a-Si的密度，并与实验结果进行了比较。
2018-02-22 cond-mat.dis-nn
Numerical Study of the Localization-Delocalization Transition for Vibrations in Amorphous Silicon
在简谐近似下对非晶硅的数值研究表明，最高的3.5%的振动简正模是局域的。当振动频率通过分离局域模和离域模的边界增加时，在ω_c= 70 meV附近（“迁移率边缘”），存在局域化-离域（LD）转变，类似于二级热力学相变。通过对4096个原子系统的数值研究，我们可以看到精确振动本征态的指数衰减长度，并检验它们是否在ω c处发散。结果与局部化长度xi一致，其在ω_c以上发散为（ω-ω_c）^{-p}，其中指数为p = 1.3 +/-0.5。流动性边缘以下，我们没有发现证据的发散相关长度。这样的不对称性与缩放思想相矛盾，我们假设它是一个有限大小的伪影。如果标度区域比我们的1 meV分辨率窄，那么它不能直接在我们的有限系统上看到。
2001-01-05 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Theoretical study of hydrogen microstructure in models of hydrogenated amorphous silicon
我们研究了通过实验约束分子弛豫方法（ECMR）产生的两种不同浓度的a-Si：H的现实模型中氢和各种氢化物构型的分布[1]。讨论了低浓度（< 10%）和高浓度（> 20%）H原子对应的微观结构，并与实验结果进行了比较，特别强调了H原子团簇的大小和H原子的局域环境，计算了模型构型的核磁共振（NMR）谱的线宽，以便与实验NMR数据进行比较。我们的研究表明，存在孤立的氢原子，小的和相对较大的集群，平均质子-质子近邻距离在1.6至2.4埃的集群，已观察到在多量子NMR实验。
2009-10-27 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Long-range potential fluctuations and 1/f noise in hydrogenated amorphous silicon
我们提出了一个微观理论的低频电压噪声（称为“1/f”噪声）在微米厚的氢化非晶硅薄膜。该理论将噪声追溯到由深缺陷产生的库仑势的长程波动，从而预测作为缺陷激活能分布的函数的绝对噪声强度。在噪声谱的绝对强度和温度依赖性方面，该理论的预测与我们自己的实验非常一致。
2003-10-20 cond-mat.dis-nn
Ab initio study of the structure and properties of amorphous silicon hydride from accelerated molecular dynamics simulations
本文结合加速分子动力学与第一性原理计算，系统研究了不同氢浓度下非晶硅氢化物的结构与电子性质，构建了2600多个无配位缺陷且带隙纯净的结构模型，并与多种实验数据进行了对比验证。
2023-09-18 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Emergent medium-range order in amorphous silicon
College of Physics, Chengdu University of Technology（成都理工大学物理学院）；Physical and Theoretical Chemistry Laboratory, Department of Chemistry, University of Oxford（牛津大学化学系物理与理论化学实验室）；Laboratoire Charles Coulomb (L2C), University of Montpellier and CNRS（蒙彼利埃大学与法国国家科学研究中心夏尔·库隆实验室）
本研究通过机器学习驱动的大规模原子模拟，揭示非晶硅中短程键合约束与长程原子排列相互作用，涌现出中程有序的立方、八面体对称模式，建立了第一尖锐衍射峰与中程有序实空间组织的直接联系。
2026-10-15 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Temperature-induced nanostructural evolution of hydrogen-rich voids in amorphous silicon: A first-principles study
本文介绍了一个$ab$ $initio$研究温度诱导的非晶硅中的富氢空洞的纳米结构演变。通过使用大的$a$ -Si模型，从经典的分子动力学模拟，与现实的空隙体积密度为0.2%，Si和H原子的纳米尺寸的空腔的表面上的动力学进行了研究，并使用第一性原理密度泛函模拟检查其对空隙的形状和大小的影响。用$ab$ $initio$计算的结果与用改进的Stillinger-Weber势计算的结果进行了比较。温度引起的纳米结构的演变的空洞进行了检查，通过分析的三维分布的Si和H原子上/附近的空洞表面使用凸包近似，并计算相应的凸包的回转半径。比较的结果与那些从模拟值的强度在小角X射线散射的$a$ -Si/ $a$ -Si：H在Guinier近似的结果，随着对键合和非键合的氢在附近的空隙的动力学进行了讨论。
2019-11-18 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Amorphous silicon structures generated using a moment tensor potential and the activation relaxation technique nouveau
针对非晶硅原子尺度真实模型构建的长期难题，结合ARTn与MTP生成7种不同原子数的非晶硅模型，经结构、能量、力学性能分析及与实验、现有模型对比，模型吻合度高，还指出需验证连续无规网络假说并探索非晶硅晶化过程。
2025-03-21 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Small-angle X-ray scattering in amorphous silicon: A computational study
我们提出了一个计算研究的小角X射线散射（SAXS）在非晶硅（$a$ -Si），特别强调的形态和微结构的空隙。SAXS中的散射强度和纳米级不均匀性或空隙的三维结构之间的关系通过产生具有0.1-0.3%空隙体积浓度的超大型高质量$a$ -Si网络来解决，如在使用SAXS和正电子湮没光谱的实验中所观察到的。系统地研究了小角散射区的散射强度随网络中空洞的尺寸、形状、数目密度和空间分布的变化规律。我们的研究结果表明，在小角度区域的散射强度是特别敏感的大小和总体积分数的空隙，但效果的几何形状或空隙的强度分布不太明显。从强度的模拟值得到的空隙的平均尺寸的比较，使用的Guinier近似和Kratky图，与那些从原子在空隙表面附近的空间分布。
2018-04-24 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
29Si Hyperfine Structure of the E'_αCenter in Amorphous Silicon Dioxide
本文报道了用电子顺磁共振（EPR）研究非晶二氧化硅（a-SiO_2）中的E ′_α点缺陷。我们的实验是在γ射线辐照的缺氧材料上进行的，并指出E '_α的29 Si超精细结构由一对分裂为49 mT的谱线组成。在实验结果的基础上，提出了一个E '_alpha中心的微观模型，它是一个空穴被困在氧空位中，未成对电子sp3轨道以背投影的方式指向远离空位的方向，并与a-SiO_2基体中的一个额外的氧原子相互作用。
2006-09-25 cond-mat.dis-nn cond-mat.other
Atomistic modeling of amorphous silicon carbide: An approximate first-principles study in constrained solution space
采用密度泛函框架下的定域基从头计算分子动力学模拟生成了非晶碳化硅（a-SiC）的真实构型。我们的方法包括构建一组智能初始配置，符合基本的几何和结构方面的材料从实验数据，随后通过第一原理力场驱动，以获得最佳的解决方案，在减少的解决方案空间。先验信息（主要是结构和拓扑）与总能量的从头算优化相结合，使得可以模拟大系统尺寸（1000个原子），而不会影响力场的量子力学精度，以描述Si和C的复杂化学键。的结构，电子和振动特性的模型进行了研究，并与现有的理论模型和实验数据。我们证明，该方法是能够产生大的，现实的配置的a-SiC的第一性原理模拟，显示优异的结构和电子性能的a-SiC。我们的研究揭示了在材料中存在的主要短程有序起源于异质Si-C键的配位缺陷浓度小至5%和约8%的化学无序参数。
2009-02-18 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Temperature dependence of reflectivity of amorphous silicon dioxide: Evidence of delocalized excitons weakly scattered by phonons
本文研究了在真空紫外同步辐射下，在10 ~ 300 K温度范围内，非晶二氧化硅的反射光谱。反射率光谱的Kramers-Kronig色散分析使我们能够确定在8至17.5 eV的范围内的吸收系数。光谱显示出四个主峰，其光谱位置与文献数据一致。一个明显的依赖性的线形对温度的前两个峰只观察。我们证明了激子峰在10.4 eV有一个非常好的洛伦兹带形在所有的温度下检查。基于现有的理论模型，这允许争辩激子在二氧化硅中被弱散射的声子，从而保留其迁移率特性，尽管激子-声子耦合和非晶二氧化硅的固有结构无序的影响。此外，所观察到的温度依赖性的峰值位置的Urbach吸收尾和自陷激子发射的功能一起，使我们能够估计统治激子在SiO2的动力学的主要参数。本征Urbach吸收尾的特征可以令人满意地解释为第一激子峰的那些的结果，支持作为10.4 eV激子的瞬时自陷的结果的SiO2中的Urbach尾的解释。最后，讨论了其他能量峰的特征，并提出了11.6 eV峰的激子起源。总的来说，我们的研究结果表明，激子动力学占所有的光学性质的纯二氧化硅从8至11电子伏特。
2010-09-20 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Temperature-frequency scaling in amorphous niobium-silicon near the metal-insulator transition
毫米波透射测量已在非晶铝硅合金样品中进行，其中直流电导率遵循临界温度依赖性$σ_{dc} \propto T^{1/2}$。电导率的实部是在87- 1040 GHz范围内的八个频率，温度为2.6 K及以上。在量子区域（$\hbar ω> k_B T$）中，高频电导率的实部具有幂律频率依赖性$Re~σ(ω) \propto ω^{1/2}$。对于温度16 K及以下的数据表现出温度-频率标度理论预测的量子临界点附近的动力学。
1998-03-24 cond-mat.dis-nn cond-mat.str-el
Numerical study of anharmonic vibrational decay in amorphous and paracrystalline silicon
本文用真实的结构模型计算了非晶硅（a-Si）和准晶硅（p-Si）中原子振动的非谐衰减率。该模型是1000个原子的四配位网络放松到局部最小的Stillinger-Weber原子间的潜力。振动衰减率的数值计算微扰理论，考虑作为微扰立方非谐性。a-Si的振动寿命被发现是皮秒的时间尺度，与以前的微扰和经典分子动力学计算的216个原子的模型。计算的p-Si的衰变率与a-Si的衰变率相似。在p-Si中没有模式完全驻留在晶体簇上，与非晶基质解耦。在团簇上具有最大权重（高达59%）的局域模主要衰减为两个扩散子。讨论了与van der Voort等人[Phys. Rev. B { \bf 62}，8072（2000）]最近提出的实验推断的长振动弛豫可能是由于某些类型的a-Si中可能的晶体纳米结构有关的数值结果。
2003-01-14 cond-mat.dis-nn
Boson peak and Ioffe-Regel criterion in amorphous silicon-like materials: the effect of bond directionality
模型非晶材料的振动特性的研究相结合的完整分析的振动模式，动力学结构因子和能量扩散与精确对角化的动力学矩阵和核多项式方法，它允许研究非常大的系统尺寸。不同的材料进行了研究，不同的只是在一个Stillinger-Weber建模用于描述非晶硅的相互作用的弯曲刚度。因此，局部抗弯刚度可以用作控制参数，以将声速与局部键的方向性一起调谐。结果表明，对于所有的系统研究，玻色子峰的上限对应于横波的Ioffe-Regel准则，以及最小的扩散率。玻色子峰之后是由纵向声子支持的扩散率的增加。横波的Ioffe-Regel准则对应于5-7 π的共同特征平均自由程（对于纵向声子来说稍大），而振动态密度的精细结构对局部弯曲刚度敏感。
2015-10-06 cond-mat.dis-nn
Vibrational mean free paths and thermal conductivity of amorphous silicon from non-equilibrium molecular dynamics simulations
利用非平衡分子动力学模拟得到的谱分解热流（SDHC）的长度依赖关系，预测了非晶硅中振动热载流子的频率依赖平均自由程（MFP）.结果表明，（频率）$^{-2}$缩放的室温MFP低于5太赫兹。MFP在8THz的频率下表现出局部最大值，并且在大于10THz的频率下下降到1nm以下，指示局部振动。从子10 nm系统尺寸模拟提取的MFP被用来预测的热导率的长度依赖性的系统尺寸为100 nm和良好的协议被发现与单独的分子动力学模拟。通过频率相关的量子占据函数对SDHC进行加权提供了一种简单方便的方法来解释量子统计，并提供了与实验测量的趋势和幅度的合理一致性。
2016-05-28 cond-mat.dis-nn physics.comp-ph
Atomistic structure of amorphous silicon nitride from classical molecular dynamics simulations
利用基于Billeter等人[S. R. Billeter，A. Curioni，D. Fischer和W. Andreoni，Phys. Rev. B { \bf 73}，155329]环境依赖的经典力场，我们研究了不同化学计量的SiN $_x$样品的结构特征。我们的结果是在良好的协议与实验数据，并能够重现一些功能，到目前为止没有再现模拟。特别是，我们确定了包含N-N键的单元，这被认为是负责从中子衍射数据和电子自旋共振，X射线光电子能谱，电子能量损失谱和光吸收实验中观察到的信号获得的径向分布函数中的未分配峰。我们已经确定了缺陷，这些缺陷被认为是负责高浓度的电荷陷阱，使这种材料适用于构建非易失性存储器设备。我们分析了这些缺陷的浓度与样品的化学计量的依赖性。
2011-02-01 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Quantifying Modal Thermal Conductivity in Amorphous Silicon
虽然有几种方法，例如，非谐晶格动力学和简正模分解，以计算完美晶体中的模态晶格振动信息，振动的模态信息，例如，在非晶态固体中，振动弛豫时间、群速度和平均自由程仍然是捕获的挑战。通过对简正模分解法和结构因子法的系统分析，得出了在结构因子法中应用有效波矢可以计算振动色散的结论，而简正模分解法计算振动弛豫时间存在问题，因为在Gamma点上不能定义群速度。我们还表明，由系统温度引起的非谐性在非晶材料中的传播模式的弛豫时间的影响很小，因此，相应的模式和总热导率是温度无关的，当所有的振动被假定为激发。非传播模式，即，扩散子通过不同振动模式之间的热耦合传导热量，并且可以使用Allen-Feldman理论通过谐波晶格动力学计算。因此，当所有的振动模式被激活时，由扩散子贡献的热导率也是与温度无关的，这是分子动力学模拟中的情况。计算结果表明，传播子和扩散子的总热导率分别为50%和50%，与Green-Kubo平衡分子动力学计算结果吻合较好。通过修正非晶态固体振动的激发态，结构因子法和Allen-Feldman理论计算的热导率能完全反映实验测量的热导率随温度的变化。
2021-07-01 cond-mat.dis-nn
