Electron spin resonance spectroscopy of small ensemble paramagnetic spins using a single nitrogen-vacancy center in diamond
金刚石中的氮空位（NV）中心是一种很有前途的纳米磁传感器。在这里，我们报告的电子自旋共振（ESR）光谱使用一个单一的NV中心的金刚石。首先，使用230 GHz的ESR谱仪，我们进行了系综ESR的Ib型样品晶体，并确定了一个取代的单一氮杂质作为一个主要的顺磁中心的样品晶体。然后，我们进行了自由感应衰减和自旋回波测量单个NV中心的静态和动态性质的研究纳米浴自旋NV中心周围。我们还测量了ESR谱浴自旋使用双电子-电子共振光谱与单NV中心。基于NV的ESR测量的频谱分析确定所检测到的自旋是氮杂质自旋。该实验还与金刚石样品中的其他几个单NV中心一起进行，并证明浴自旋的性质对于NV中心是独特的，表明使用基于NV的ESR在微观体积中探测自旋。最后，我们讨论了基于NV的ESR谱检测到的自旋数。通过比较实验结果与仿真，我们估计检测到的自旋的数量为$\leq$ 50自旋。
2016-10-04 cond-mat.mes-hall
Confinement of electrons in size modulated silicon nanowires
基于第一性原理计算，我们发现具有不同长度和直径的氢饱和硅纳米线段的周期性重复结的超晶格形成多量子阱结构。超晶格的带隙在实空间中被调制，因为它的直径，并导致在动量空间中的带隙，这是不同于组成纳米线。特定的电子态可以被限制在超晶格的窄或宽的区域中。能带排列的类型以及因此价带和导带的偏移取决于超晶格的取向以及组成部分的直径。通过自旋极化理论计算，研究了SiH空位和替代杂质对材料的电子和磁性的影响。带边附近具有局域态的替代杂质可以使调制掺杂成为可能。超晶格结构的稳定性进行了研究，在高温下的从头计算分子动力学计算。
2009-07-21 cond-mat.mes-hall
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
Impurity states on the honeycomb lattice using the Green's function method
利用格林函数方法，在同时包含最近邻（$t$）和第二邻（$t'$）相互作用的能带紧束缚模型中，研究了杂质势对蜂窝晶格电子结构的影响.该模型适用于石墨烯中存在替代空位的情况。如果第二近邻相互作用足够大（$t' > t /3$），那么线性狄拉克带不再出现在费米能级，电子结构因此根本改变。当只存在最近邻相互作用时，存在粒子-空穴对称性，因此空位在能带中心诱导“零模”态，其波函数完全在多数子晶格上，即。例如，在不包含空位的子晶格上。随着第二近邻相互作用的引入，零模态扩展成共振峰，其波函数扩展到两个亚晶格中，如可以从Lippmann-Schwinger方程论证的。对于三角晶格，零模态完全消失，如果$t'$是大的蜂窝晶格以及。在石墨烯的情况下，$t'$相对较小，使得在能带中心附近出现明确定义的零模状态。
2011-03-24 cond-mat.mes-hall
First-Principles Study of Substitutional Metal Impurities in Graphene: Structural, Electronic and Magnetic Properties
我们提出了一个理论研究，使用密度泛函计算的结构，电子和磁性的3d过渡金属，贵金属和锌原子与石墨烯中的碳单空位相互作用。我们特别注意这些替代杂质的电子和磁性，并发现它们可以完全理解使用一个简单的模型的基础上的状态之间的杂交的金属原子，特别是d壳，和与未重构的D3 h碳空位的缺陷水平。我们确定了三种不同的区域与不同的碳-金属杂化电子能级的占据相关：（i）Sc和Ti的成键态被完全填充，这些杂质是非磁性的;（ii）V，Cr和Mn的非成键d壳层被部分占据，相应地，这些杂质呈现出大的和局域的自旋矩;（iii）Co、Ni、贵金属和Zn的反键态随着碳特征的增加而逐渐被填充。这些杂质的自旋矩在0和1玻尔磁子之间振荡，并且越来越多地离域。取代Zn遭受来自C3 v对称性的Jahn-Teller样畸变，因此具有零自旋矩。Fe在制度（ii）和（iii）之间的边界处占据独特的位置，并显示出更复杂的行为：虽然在GGA计算的水平上是非磁性的，但其自旋矩可以使用GGA+U计算以适度的U参数值来打开。
2009-10-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The Interplay between Curvature Effect and Atomic Vacancy Defects in the Electronic Properties of Semi-Metallic Carbon Nanotubes
利用第一性原理密度泛函理论结合非平衡格林函数方法，研究了半金属（12，0）碳纳米管在单空位、双空位和六空位缺陷存在下的电子性质.我们发现，与空位有关的缺陷态与纳米管的扩展态杂化，改变了能带边缘，改变了能隙，这是曲率效应的结果。因此，纳米管电导不是缺陷尺寸和几何形状的单调函数。特殊的是，六空位纳米管比双空位纳米管具有更高的电导，这是由于存在源于缺陷的中间带隙态，从而增强电导。
2009-10-07 cond-mat.mes-hall
Efficient Conversion of Nitrogen to Nitrogen-Vacancy Centers in Diamond Particles with High-Temperature Electron Irradiation
含有带负电荷的氮空位（NV $^-$）中心的荧光纳米金刚石有希望用于广泛的应用，例如用于感测、作为荧光生物标志物或用于超自旋核自旋。NV $^-$中心由金刚石晶格中的替代氮（P1中心）缺陷和空位形成。使NV的浓度最大化是最有益的，这证明了寻找具有从P1到NV $^-$的高转化率的方法是合理的。我们在这里报告了表面清洁的荧光微米和纳米金刚石的表征，通过用高能（10 MeV）电子照射商业金刚石粉末并在800°C下同时退火获得。使用这种技术并增加辐照剂量，我们证明了NV $^-$的产生，转化率高达25%。最后，我们监测辐射诱导的自旋-1缺陷的产生在微米金刚石颗粒，我们与W16和W33中心，并研究辐照剂量和颗粒尺寸对NV $^-$的相干时间的影响。
2020-07-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Room-temperature manipulation and decoherence of a single spin in diamond
本文报道了室温下对金刚石中单个氮空位中心自旋的相干操纵及其相干性随磁场变化的研究。我们使用磁共振诱导拉比章动，并应用哈恩自旋回波，以消除低频失相的影响。在磁场中观察到退相干率的急剧上升，其中氮空位中心自旋通过磁偶极耦合共振耦合到置换氮自旋。最后，我们发现的证据表明，远离这些能量共振自旋翻转的氮电子的退相干的主要来源。
2006-10-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
Decay of the rotary echoes for the spin of a nitrogen-vacancy center in diamond
我们研究了氮空位（NV）中心在周期性反向强驱动场（旋转回波训练）作用下的电子自旋动力学。我们使用分析和数值工具，详细分析的形式和时间尺度的衰减的旋转回波训练，建模的散肩自旋环境作为一个随机的磁场。我们证明了这个问题可以精确地映射到一个自旋为1的模型耦合到一个单一的玻色子模式与虚频率。这种映射允许超出标准布洛赫-雷德菲尔德型方法的全面分析调查。我们探讨了旋转回波训练的衰减假设下的强驱动，并确定最重要的制度的衰减。分析结果进行了比较，直接数值模拟，以确认我们的研究定量的准确性。我们给出了替代氮原子（P1中心）的实际环境的结果，并提供了一个简化的，但准确的描述衰减的旋转回波训练的NV中心的自旋。该方法也可用于研究强驱动条件下其他自旋系统的退相干和纵向弛豫。
2014-03-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
Analysis of Vacancy defects in Hybrid Graphene-Boron Nitride Armchair Nanoribbon based n-MOSFET at Ballistic Limit
本文采用非平衡格林函数（NEGF）方法，研究了石墨烯-氮化硼（GNR-BN）纳米复合材料n-MOSFET在弹道输运极限下的空位效应.超级电池由扶手椅型纳米颗粒的3 p配置制成，其在两侧掺杂有6个BN原子并且也是H钝化的。研究的空位类型是单（B去除），双（B和N原子去除）和孔（去除6个原子）形成的所有在碳和BN原子的界面。利用密度泛函理论（DFT）计算了这种超晶胞的带隙、有效质量和态密度等材料性质。进一步利用带隙和有效质量的自洽泊松薛定谔计算器正式使用NEGF方法。对于所有的空位缺陷，材料性能表现出下降，这是更显着的空穴缺陷。该观察结果在器件特性中也是一致的，其中导通电流（ION）和亚阈值斜率（SS）显示空穴空位的最大增量，并且当缺陷数量增加时，增加变得更显著。
2015-12-04 cond-mat.mes-hall
Self-consistent model of edge doping in graphene
位于纳米结构石墨烯边缘附近的掺杂剂的行为与体掺杂剂不同。最值得注意的是，转移到离域状态的电荷量（即掺杂效率）取决于位置以及边缘手性。我们应用自洽的紧束缚模型来分析这个问题，重点是替代氮和硼掺杂。使用格林函数技术，可以研究非常大的结构，避免了周期性重复模拟单元中掺杂剂之间的人工相互作用。我们发现明显的签名的边缘在当地的杂质态密度。重要的是，掺杂效率被发现振荡与亚晶格位置，特别是，掺杂剂附近的锯齿形边缘。最后，为了评估电子-电子相互作用的影响，我们计算了自能校正的格林函数。
2015-03-03 cond-mat.mes-hall
The effect of vacancy-induced magnetism on electronic transport in armchair carbon nanotubes
利用Landauer方法，在相干态下研究了三种空位周围局域磁矩的形成对金属单壁碳纳米管电子传导的影响.该方法是基于单带紧束缚哈密顿量，表面格林函数计算，和平均场哈伯德模型。数值结果表明，由于局域化的磁矩，电子输运是自旋极化的，并且强烈地依赖于空位的几何形状。对于所有类型的空位，通过包括本地磁矩的影响，电子散射增加相对于双空位的情况下，因此，系统的电流-电压特性的变化。另外，通过施加合适的栅极电压，可以获得高的电子自旋极化值。
2010-06-17 cond-mat.mes-hall
Influence of disorder on the perpendicular magnetoresistance of magnetic multilayers
从理论上研究了无序对磁性多层膜垂直磁电阻的影响。各种类型的障碍被认为是：（i）界面置换障碍和（ii）在各个层和铅体障碍。计算的基础上的非平衡格林函数形式主义，连同用于计算实空间格林函数的递归方法。
1999-07-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electric manipulation of the Mn-acceptor binding energy and the Mn-Mn exchange interaction on the GaAs (110) surface by nearby As vacancies
我们从理论上研究了GaAs（110）表面附近As（砷）空位对Mn（锰）杂质磁性的影响，采用微观紧束缚模型，该模型捕捉了GaAs中两种缺陷的电子结构的显著特征.计算表明，Mn受体的结合能基本上不受中性As空位的存在的影响，即使在尽可能短的${\rm V}_{\rm As}$ -Mn分离。另一方面，在一个简单的尖端诱导带弯曲理论和协议与实验相反，对于一个带正电荷的空缺Mn受体结合能显着降低作为空缺带来更接近Mn杂质。对于两个Mn杂质铁磁性排列，我们发现附近的带电As空位增强了相关耦合受主能级的能级分裂，导致有效交换相互作用的增加。中性空位保持交换分裂不变。由于在实验上可以在空位的两种电荷状态之间可逆地切换，因此磁性掺杂剂的这种局部电操纵可以导致其交换相互作用的有效实时控制。
2014-12-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Comparison of dynamical decoupling protocols for a nitrogen-vacancy center in diamond
我们对金刚石中氮空位中心的动力学退耦进行了详细的理论和实验研究。我们研究了DD序列应用于抑制耦合到由取代氮原子组成的自旋浴引起的NV中心的电子自旋的退相。研究了各种DD方案的解耦效率，包括周期和周期脉冲序列。对于理想的控制脉冲，我们发现，DD协议与Carr-Purcell-Meiboom-Gill（CPMG）的脉冲定时提供了最好的性能。我们发现，随着控制脉冲的数量的增加，去耦保真度标度定性不同的马格纳斯膨胀的预测，并解释了这种差异的起源。特别是，更高级的对称化或级联协议不会提高DD性能。接下来，我们调查的系统仪器脉冲误差在不同的周期性和非周期性脉冲序列的影响。单轴控制的DD协议在存在脉冲误差的情况下不能保留所有的自旋分量，并且需要双轴控制。我们证明了两个轴的控制序列与CPMG定时是非常强大的脉冲误差。脉冲误差的影响可以通过对称化该协议来进一步减小。对于这里研究的所有协议，我们提出了一个详细的帐户的脉冲误差参数，使最强的DD性能的影响。最后，我们给出了具体的建议，选择解耦协议的系统进行调查。
2012-02-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Local Moment Formation by Vacancies in Mono-layer Graphene
我们采用格林函数方法研究了单层石墨烯中空位诱导的准定域磁矩的形成，从狄拉克哈密顿量开始，只关注π轨道，涉及最近邻（NN）（t）和中等第二邻（SN）（t' < t/3）跳跃积分。空位缺陷是由现场扰动势的哈密顿量的增加建模。我们发现，当（t '/t）<< 1时，由于空位诱导的强标量势，空位诱导的零能π态（零模态（ZMS））不占据少数子晶格（ZMS进入多数子晶格），而当（t'/t）增大时，ZMS受到一定程度的抑制。这表明，不仅费米能远离线性色散狄拉克点的位移，这种拓扑局域化的问题也取决于比值（t '/t）。此外，当存在空位时，形成围绕空位的碳三角形的三个最近邻碳原子中的每一个的三个sp2杂化σ态接近费米能（EF）。这些σ电子和占据π态自旋的剩余电子之间的洪德耦合使π态极化，导致接近EF的局部磁矩形成。由于费米能级处的系统具有低电子密度，因此对这种磁矩的屏蔽很差。这可能导致这种空位诱导时刻的高居里温度。
2012-05-06 cond-mat.mes-hall
Long Spin Coherence Times of Nitrogen Vacancy Centres in Milled Nanodiamonds
含有带负电荷的氮空位中心（${\text{NV}}^{-}$）的纳米金刚石具有作为生物材料中的局部传感器的应用，并且已经被提议作为探测空间叠加的宏观极限和重力的量子性质的平台。这些应用的关键要求是获得含有具有长自旋相干时间的${\text{NV}}^{-}$的纳米金刚石。与蚀刻不同，使用铣削来制造纳米金刚石一次处理体材料的全部3D体积，但是到目前为止，具有有限的${\text{NV}}^{-}$自旋相干时间。在这里，我们使用天然同位素丰度纳米金刚石生产的${\text{Si}}_{3}{\text{N}}_{4}$球磨大块金刚石生长的化学气相沉积与平均单取代氮浓度为$121 ~\text{ppb}$。我们发现，电子自旋相干时间的${\text{NV}}^{-}$中心在这些纳米金刚石可以超过$400 ~μ\text{s}$在室温下与动态去耦。扫描电子显微镜提供了含有${\text{NV}}^{-}$的特定纳米金刚石的图像，测量了该纳米金刚石的自旋相干时间。
2022-05-03 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
First-Principles Study of the Electronic and Magnetic Properties of Defects in Carbon Nanostructures
理解石墨烯纳米结构的磁性有助于未来的自旋电子学应用。已知这些磁特性主要取决于缺陷的存在。在这里，我们回顾了我们最近的理论研究，使用密度泛函计算的两种类型的缺陷在碳纳米结构：取代掺杂与过渡金属，和sp $^3$型缺陷与有机和无机分子的共价官能化。我们专注于这些缺陷，因为它们可以用来在石墨烯基材料中产生和控制磁性。我们的主要结果总结如下：i）取代金属杂质是完全理解使用的模型的基础上的金属原子的$d$状态和与未重构的D $_{3h}$碳空位的缺陷能级之间的杂化。我们确定了三种不同的制度，与占领不同的杂交水平，这决定了这种类型的掺杂获得的磁性能; ii）1.0 $μ_B$的自旋矩总是诱导化学功能化时，一个分子化学吸附在石墨烯层通过一个单一的C-C（或其他弱极性）共价键。吸附物之间的磁耦合显示了一个关键的依赖于亚晶格吸附网站。这种效应类似于H吸附，然而，具有普遍性; iii）可以使用应变来控制替代金属杂质的自旋矩。特别是，我们表明，虽然镍替代是非磁性的平面和无应变的石墨烯，这些缺陷的磁性可以通过施加单轴应变或曲率的石墨烯层激活。这些结果为石墨烯及相关材料中缺陷诱导磁性的形成和控制提供了关键信息。
2013-04-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Theoretical Study of Magnetic Moments Induced by Defects at the SiC (110) Surface
采用基于密度泛函理论的第一性原理计算和SIESTA程序，研究了不同表面缺陷对立方$β$ -SiC（110）表面原子和电子结构的影响.在计算中，允许每个原子有不同自旋布居的可能性。我们发现，虽然C表面碳原子吸附氧或氮以及吸附氢不会在SiC（110）上产生磁矩;但Si空位、Si位点的替代C以及硅表面位点吸附的H或F会在靠近缺陷的碳原子处产生高达0.7 $μ_{B}$的局部磁矩。局域磁矩排列从H吸附时的铁磁变为Si空位和替位C时的反铁磁。H吸附在Si表面原子的情况下进行了详细讨论。结果表明，磁性主要是由于C价轨道的局域性。
2010-10-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Coherent transport of armchair graphene constrictions
利用紧束缚方法和格林函数方法研究了扶手椅型石墨烯纳米收缩体（GNC）的相干输运性质。当一个空位位于理想金属扶手椅型石墨烯纳米管（aGNR）的$y=3n\pm 1$处时，我们发现在零费米能级处存在一个非成键态，导致零电导谷。当空位位于y=3n时，不存在非成键态，最低导电沟道的电导行为不受空位的影响。对于由三个金属aGNR段组成的正方形扶手椅GNC，在单沟道能区观察到共振隧穿行为。我们发现位于锯齿形边界的局域边缘态的存在会严重影响共振隧穿。最后提出了一个简化的一维模型，很好地解释了扶手椅型GNC的共振隧穿行为。
2009-12-21 cond-mat.mes-hall
Surface transfer doping of hydrogen-terminated diamond probed by shallow nitrogen-vacancy centers
该研究利用不同注量氮离子注入在氢终端金刚石表面下制备浅层NV中心，通过光致发光、ODMR和表面导电性测量，揭示能带弯曲不仅由功函数差决定，还受表面受主有限密度制约，为氢终端金刚石电子器件设计提供关键依据。
2024-08-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optically Detected Cross-Relaxation Spectroscopy of Electron Spins in Diamond
磁共振（MR）光谱学在逐渐变小的长度尺度上的应用最终可能允许在材料和生物复合物的表面对自旋进行“化学成像”。特别地，金刚石中的带负电荷的氮空位（NV-）中心已被利用作为用于纳米级核磁共振的光学换能器。然而，检测到的自旋的光谱通常通过它们与邻近的顺磁NV-中心通过相干和非相干机制的相互作用而加宽。在这里，我们展示了一种检测技术，可以解决电子自旋耦合到NV-中心，即取代氮（NS）和中性氮空位（NV 0）中心的金刚石，通过光学检测交叉弛豫光谱。这些自旋的超精细光谱是一个独特的化学标识符，这表明，结合最近的结果，在钻石窝藏浅NV-植入物的可能性，可以类似地检测到的钻石外部的自旋的光谱。
2013-12-21 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph quant-ph
Performance Comparison of Graphene Nanoribbon FETs with Schottky Contacts and Doped Reservoirs
我们提出了一个原子的3D模拟研究的石墨烯纳米管（GNR）肖特基势垒（SB）FET和晶体管与掺杂的水库（MOSFET）的非平衡格林函数（NEGF）形式主义的泊松方程和薛定谔方程的自洽解决方案。理想的MOSFET在数字和THz应用中表现出略好的电气性能。非理想性对器件性能的影响进行了研究，考虑到存在的单空位，边缘粗糙度和电离杂质沿通道。一般来说，MOSFET比SBFET表现出更稳健的特性。边缘粗糙度和单空位缺陷在很大程度上影响这两种器件类型的性能。
2008-07-10 cond-mat.mes-hall
The properties of the nitrogen-vacancy center in milled chemical vapor deposition nanodiamonds
本文通过优化球磨CVD单晶金刚石制备荧光纳米金刚石，证明其NV中心具有接近块材的T1自旋弛豫性质，为可扩展制造高性能量子传感材料提供了新途径。
2025-08-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Resonant versus non-resonant spin readout of a nitrogen-vacancy center in diamond under cryogenic conditions
本文研究低温下窄带共振激光激发对金刚石NV中心自旋读出的影响，实现了比非共振照明高四倍以上的灵敏度提升，并利用核自旋极化增强了磁测量性能，为低温凝聚态系统传感应用开辟了新途径。
2023-12-05 cond-mat.mes-hall quant-ph
Defect engineering of the electronic transport through cuprous oxide interlayers
采用第一性原理计算和非平衡格林函数方法研究了Au-（Cu $_{2}$ O）$_n$ -Au结的电子输运性质.改变厚度的效果（即，$n$）以及点缺陷和阴离子取代的研究。对于所有的铜$_{2}$ O厚度的电导是更增强的散装样（在近界面）的缺陷，与O空位和Cl替代缺陷的例外。对于厚的Cu $_{2}$ O结，Cu缺陷和N替代以及Cl替代和N替代导致类似的传输行为。与最近的实验观察一致，发现N和Cl掺杂增强电导。Frenkel缺陷，即，O间隙缺陷和O替代缺陷的叠加导致显著高的电导。从缺陷形成能的分析，铜空位被发现是特别稳定的，与早期的实验和理论工作。
2016-05-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Disorder effects of vacancies on the electronic transport properties of realistic topological insulators nanoribbons: the case of bismuthene
拓扑材料对无序和缺陷的鲁棒性是假定的，但尚未在现实系统中明确证明。在这项工作中，我们使用国家的最先进的密度泛函理论和递归非平衡格林函数的方法来研究长纳米带的电子输运的无序的影响，高达157 nm，作为空位浓度的函数。在窄纳米带中，即使对于小的空位浓度，类似缺陷的局部化状态也会引起边缘状态之间的杂交，从而消除拓扑保护并使反向散射事件成为可能。我们发现，拓扑保护是更强大的宽纳米带，但令人惊讶的是，它打破了在中度结构紊乱。我们的研究有助于建立一些有前途的候选人自旋电子应用有缺陷的铋纳米带的界限。
2021-01-20 cond-mat.mes-hall
Optimizing isotope and vacancy engineering in graphene ribbons to enhance the thermoelectric performance without degrading the electronic properties
热电优值ZT的提高需要增加功率因数或降低声子电导，甚至两者兼而有之。在石墨烯中，高的声子热导率是限制热电转换的主要因素。因此，提高ZT的常用策略是引入声子散射体以抑制声子电导，同时保持高电导和塞贝克系数。尽管热电性能最终得到增强，但基于该策略的所有研究均显示电导显著降低，通常导致较低的电子性能。在这项研究中，我们表明，适当的来源的障碍，包括同位素和空位在最低的电子密度的位置，可以被用作声子散射体，以减少在石墨烯带的声子电导，而不会降低电导，特别是在低能量区域，这是最重要的范围为设备操作。通过半经验紧束缚和力常数模型结合非平衡格林函数的原子计算，我们发现石墨烯带的自然电子性质可以完全保留，同时其热电效率大大提高.对于宽度M = 5二聚体线的带，室温ZT从小于0.26的无缺陷带提高到大于2.5。这项研究很可能为新一代具有双电子热电功能的纳米器件设定里程碑。
2016-09-16 cond-mat.mes-hall
Vacancy Effects on Electric and Thermoelectric Properties of Zigzag Silicene Nanoribbons
研究了具有横向对称性的锯齿形硅烯纳米晶体中单空位、双空位和线性空位的晶体重构。利用密度泛函理论结合非平衡格林函数方法研究了它们对材料电性能和热电性能的影响。特别是，我们专注于自旋分辨电导，磁电阻和电流-电压曲线。在MV中形成5-原子环，在DV中形成5-8-5环结构，并且在LV中形成8-4-8-4环结构。当横向对称性被空位打破时，特别是当空位位于带的边缘时，线性电导变得强烈地依赖于自旋。巨磁电阻效应会被非对称空位所掩盖。当存在LV和不对称MV或DV时，可能出现单自旋负微分电阻。一个强大的自旋塞贝克效应，预计在室温下在ZSiNR与LV。
2014-08-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Bias-induced destruction of ferromagnetism and disorder effects in GaMnAs heterostructures
采用自洽格林函数方法和紧束缚电子结构模型，研究了GaMnAs量子阱共振隧穿双势垒结构的磁电特性.井的磁状态是由隧穿电流自洽地确定的，隧穿电流控制着空穴的自旋密度，从而控制着井内子带的交换分裂程度。根据最近的实验，我们比较了增加缺陷浓度（替代无序）的模型系统的I-V曲线，磁状态和自旋极化。我们预测，近共振，铁磁秩序，可能是目前在零偏置的GaMnAs以及往往会被破坏。共振峰被发现是更敏感的无序比铁磁有序和自旋极化的稳态电流。
2011-08-10 cond-mat.mes-hall
High Magnetoresistance Ratio on hBN Boron-Vacancy/Graphene Magnetic Tunnel Junction
Osaka University（大阪大学）；RIKEN（理化学研究所）；National Research and Innovation Agency (BRIN)（国家研究与创新局）；Universitas Indonesia（印度尼西亚大学）；University of Hyogo（兵库大学）
研究通过在hBN中引入单原子硼空位，构建了基于范德瓦尔磁隧道结，利用DFT和Landauer-Büttiker formalism分析发现，空位附近形成Stoner间隙，导致平行与反平行磁化配置下传输概率差异显著，实现约400%的高TMR比。
2023-12-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Demonstration of NV-detected ESR spectroscopy at 115 GHz and 4.2 Tesla
高频电子自旋共振（ESR）谱是一种非常宝贵的工具，用于识别和表征自旋系统。使用氮空位（NV）中心的纳米级ESR已被证明下降到单个自旋的水平。然而，NV检测的ESR仅在低磁场下进行了研究，其中光谱重叠阻止了光谱特征的清晰识别。在这项工作中，我们展示了NV检测ESR测量的单取代氮杂质在金刚石在NV拉莫尔频率为115 GHz和相应的磁场为4.2特斯拉。NV-ESR测量利用双电子-电子共振序列，并使用系综和单NV自旋系统进行。在单NV实验中，啁啾脉冲用于改善布居转移和NV-ESR测量。这项工作为基于NV的ESR测量高磁场下的外自旋提供了基础。
2020-05-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Dressed-State Polarization Transfer between Bright & Dark Spins in Diamond
在环境条件下，固态系统中的自旋杂质被发现处于热混合状态并且是光学“暗”的，即，自旋状态不能被光学控制。金刚石中的氮空位（NV）中心是一个例外，因为电子自旋状态是“明亮的”，即，它们可以通过光泵浦来极化、用自旋共振技术来相干地操纵、以及光学地读出，所有这些都在室温下进行。在这里，我们展示了一个修饰态，双共振计划转移极化从明亮的NV电子自旋暗替代氮（P1）电子自旋在金刚石。这种极化转移机制可以用来将暗自旋的介观浴冷却到接近零的温度，从而为量子信息和传感提供资源，并帮助研究多体自旋系统中的量子效应。
2012-11-12 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph quant-ph
Negative differential spin conductance in doped zigzag graphene nanoribbons
在局域自旋密度近似下，采用非平衡格林函数方法结合密度泛函理论研究了锯齿形石墨烯纳米带（ZGNRs）中的自旋相关电荷输运.电流-电压曲线显示了对称和非对称ZGNR的不同行为，并且ZGNR边缘上的掺杂可以操纵自旋输运。在对称ZGNR的一边替代掺杂Be原子的特殊情况下，一个自旋电流表现出负微分电阻，而另一个则随偏压单调增加。这种性质可以用来设计自旋振荡器或其他自旋电子学器件。
2012-02-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Vacancy tuned thermoelectric properties and high spin filtering performance in graphene/silicene heterostructures
本文的主要贡献是研究了缺陷石墨烯/硅烯纳米晶（GSNR）结中的自旋热电子效应。每个阶梯状的GSNR受到铁磁交换和局部外部电场，并使用非平衡格林函数（NEGF）的方法来确定他们的响应。为了进一步研究GSNRs的热电（TE）特性，还考虑了一个更大的系统的双空位（DV）的三种缺陷排列，并重新评估了它们的响应。结果表明，具有DVs的缺陷GSNR可以提供几乎完美的热自旋过滤效应（SFE）和自旋开关。获得了大于99.99%的负微分热电阻（NDTR）效应和高自旋极化效率（SPE）。具有DV缺陷的系统可以显示出等于1.2mV/K的大的自旋相关的塞贝克系数，这是相对大的和可接受的。适当的热和电子性能的GSNR也可以通过调整在器件区域中的DV取向获得。因此，在实际应用中，可以采用阶梯状GSNR来生产具有各种特征的高效自旋热电子器件。
2021-07-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Performance of quantum registers in diamond in the presence of spin impurities
针对多量子比特寄存器连续门操作性能的研究需求，本文对含自旋杂质的金刚石NV中心小型自旋寄存器开展理论分析，用簇关联展开预测相干性与门保真度，考虑自旋浴的密度与几何影响。
2023-07-12 cond-mat.mes-hall quant-ph
Red Emission from Copper-Vacancy Color Centers in Zinc Sulfide Colloidal Nanocrystals
铜掺杂硫化锌（ZnS：Cu）在电磁波谱的UV、可见光和IR区域中表现出下转换发光;可见红光、绿光和蓝光发射分别被称为R-Cu、G-Cu和B-Cu。亚带隙发射产生于由点缺陷产生的局部电子态之间的光学跃迁，使得ZnS：Cu成为多产的磷光体材料和量子信息科学的有趣的候选材料，其中点缺陷作为单光子源和自旋量子比特表现出色。ZnS：Cu的胶体纳米晶体（NC）作为量子缺陷的产生、隔离和测量的宿主是特别有趣的，因为它们的尺寸、组成和表面化学可以精确地定制用于生物传感和光电应用。在这里，我们提出了一种方法，用于合成胶体ZnS：Cu NC的发射主要是R-Cu，这已被提出产生的Cu $_{Zn}$ -V $_S$复杂，杂质空位点缺陷结构类似于众所周知的量子缺陷，在其他材料中产生有利的光学和自旋动力学。第一性原理计算证实了Cu $_{Zn}$ -V $_S$的热力学稳定性和电子结构。温度和时间依赖的ZnS：Cu纳米晶体的光学性质显示蓝移发光和异常的高原强度的依赖性，随着温度从19 K增加到290 K，为此，我们提出了一个经验动力学模型的基础上热激活的两个流形的状态之间的耦合内的ZnS带隙。了解R-Cu发射动力学，结合控制合成方法获得R-Cu中心的胶体NC主机，将大大促进发展的Cu $_{Zn}$ -V $_S$和相关的配合物作为量子点缺陷的ZnS。
2023-03-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
