Large spectral weight transfer in optical conductivity of SrTiO$_{3}$ induced by intrinsic vacancies
利用紫外-真空紫外（UV-VUV）反射率和椭圆偏振光谱技术，系统地研究了SrTiO $_{3}$中不同空位的光学电导率（$σ_{1}$）。对于阳离子（Ti）空位，$σ_{1}$在从高达35 eV到低至0.5 eV的宽能量范围内显示出大的光谱重量转移，并且存在中间带隙状态，这表明强相关性起着重要作用。而对于阴离子（O）空位$σ_{1}$显示从7.4 eV到35 eV的变化。这些意想不到的结果可以用轨道重建来解释。
2012-06-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Point defects and p-type conductivity in Zn/1-x/Mn/x/GeAs/2/
本文用正电子湮没谱研究了低Mn含量（0 < x < 0.042）的Zn/1-x/Mn/x/GeAs/2/晶体中的点缺陷，这些点缺陷具有无序的锌钛矿和黄铜矿结构。在我们的样品中，当载流子浓度为1 E19 < n <1 E21 cm^-3时，带负电荷的空位和非开体积缺陷对高p型电导率的作用也进行了讨论。观察到中性As空位、带负电荷的Zn空位和浓度约为1 E16 - 1 E18 cm^-3的非开体积缺陷，这些缺陷随着合金中Mn含量的增加而增加。所观察到的缺陷浓度不足以对我们的晶体的强p型导电性负责。因此，我们认为，其他类型的缺陷，如扩展缺陷，有很强的影响，对Zn 1-xMnxGeAs 2晶体的导电性。
2014-04-04 cond-mat.mtrl-sci
Conductivity of twin walls - surface junctions in ferroelastics: interplay of deformation potential, octahedral rotations, improper ferroelectricity and flexoelectric coupling
分析了铁弹材料中孪晶畴壁面结的电子和结构现象。应变引起的能带结构的变化引起的载流子积累通过变形势机制，结构序参量梯度，旋转和挠曲电耦合进行了探讨。近似分析结果表明，由于旋致伸缩耦合作用，双壁-表面结附近存在非均匀弹性应变，通过形变势和弯电耦合机制降低了局域带隙。这是铁弹性体中双壁静电电导率的直接机制，并通过扩展，在多铁性和铁电性。另一方面，挠曲电和旋转致伸缩耦合导致在双壁-表面结附近出现与结构序参量梯度成比例的不适当极化和电场。认为导致载流子积累的“弯转”场是双壁导电的间接机制。直接和间接机制的比较说明了复杂的范围内的现象直接负责畴壁的静态电导率的材料与多个序参量。
2012-05-20 cond-mat.mtrl-sci
Thermal conductivity of armchair black phosphorus nanotubes: a molecular dynamics study
基于分子动力学模拟定性分析，研究了尺寸、应变和空位对扶手椅型黑磷纳米管热性能的影响。结果表明，由于声子输运路径的限制，纳米管的热导率具有明显的尺寸效应，且与纳米管的直径和长度密切相关。由于低频声子的增强，轴向拉伸应变可以促进热输运。相反，压缩应变削弱了热输运由于周围的弯曲纳米管的声子散射增强。此外，热导率显着降低单空位，特别是在高缺陷浓度。
2017-04-04 cond-mat.mtrl-sci
Modeling the electrical conductivity in BaTiO3 on the basis of first-principles calculations
基于从密度泛函理论内的第一性原理计算获得的数据，计算了原型钙钛矿$\Ba\TiØ_3$的电导率对氧分压的依赖性。通过自洽确定的电子化学势的平衡点缺陷浓度。这允许导出给定温度和化学环境的载流子浓度，并最终导出电导率。如果假设$10^{17}\,\cm^{-3}$为意外受主掺杂水平，则计算结果与实验数据非常吻合。结果表明，双电荷氧空位是负责高温$n$型导电在贫氧条件下。高温$p$型导电观察到在大的氧气压力是由于钡空位和钛-氧双空位在Ti和Ba丰富的条件下，分别。最后，讨论了本方法与点缺陷热力学的质量作用定律方法之间的联系。
2012-01-18 cond-mat.mtrl-sci
Rich variety of defects in ZnO via an attractive interaction between O-vacancies and Zn-interstitials
由于本征缺陷的浓度变得足够高，在O-缺陷的ZnO，缺陷之间的相互作用导致其形成能显着降低。我们发现，O-空位和Zn-晶体的形成变得显着增强了它们之间的强吸引力的相互作用，使这些缺陷的n型导电性在ZnO的一个重要来源。
2008-12-22 cond-mat.mtrl-sci
Molecular Beam Epitaxy of Twin-Free Bi2Se3 and Sb2Te3 on In2Se3/InP(111)B Virtual Substrates
三维拓扑绝缘体（3D-TI）是具有绝缘体和奇异金属表面态的新一代材料，具有广泛的突破性应用。然而，表面沟道的利用常常受到晶体缺陷（例如反位、空位和孪晶畴）的存在的阻碍。对于太赫兹器件的应用，孪生被证明是非常有害的。先前使用技术上重要的InP（111）衬底来减少孪晶的尝试是有希望的，但未能在保持高结构质量的同时完全抑制孪晶畴。在这里，我们报告的无孪晶分子束外延Bi 2Se 3和Sb 2 Te 3结构的生长超薄In 2Se 3层形成的一种新的硒钝化技术在氧化物脱附的光滑，非邻位的InP（111）B衬底，而不使用铟源。非孪晶In 2Se 3的形成提供了有利的模板以完全抑制3D-TI中的孪晶畴，大大拓宽了太赫兹制度中的新型器件应用。
2023-02-21 cond-mat.mtrl-sci
Tuning Conductivity Type in Monolayer WS2 and MoS2 by Sulfur Vacancies
虽然n型半导体行为在所制备的二维（2D）过渡金属二硫属化物（TMDC）中似乎更常见，但通常需要用受体原子进行替代掺杂以将导电性调整为p型，以促进其在不同器件中的潜在应用。在这里，我们报告了一个系统的研究的等效电“掺杂”的效果-单硫空位（V1 S）在单层WS 2和MoS 2通过研究WS 2-Au和MoS 2-Au接触的界面相互作用。基于我们的第一性原理计算，我们发现V1 S可以显著地改变单层WS 2和MoS 2的半导体行为，使它们在与金接触时表现出电子受体（p型）和电子供体（n型）的特性。对于相对较低的V1 S密度（MoS 2约< 7%，WS 2约< 3%），单层TMDC充当电子受体。当V1 S密度增加超过阈值密度时，MoS 2和WS 2起电子供体的作用。V1 S对单层WS 2和MoS 2的显著影响可用于设计其电行为，并提供了一种替代方式来调整半导体TMDC以呈现n型或p型行为。
2020-07-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
The interplay of electronic reconstructions, lattice distortions, and surface oxygen vacancies in insulator-metal transition of LaAlO$_{3}$/SrTiO$_{3}$
LaAlO $_{3}$在SrTiO $_{3}$上的界面导电性及其绝缘体-金属转变的机制仍存在争议。在这里，使用密度泛函理论计算，我们建立了一个全面的和连贯的图片，电子重构，晶格畸变，和表面氧空位的相互作用完全补偿的极化电位发散在LaAlO $_{3}$ /SrTiO $_{3}$，自然地解释在不同条件下的实验观察。虽然晶格畸变和LaO和AlO $_2$亚层之间的电荷重新分布在绝缘状态中起主导作用，但在LaAlO $_{3}$表面每个AlO $_{2}$亚层上自发出现1/4的氧空位，并伴随着0.5 $e^{-}$电荷转移到界面中，这是导致界面电导和LaAlO $_{3}$ /SrTiO $_{3}$中不连续转变的原因。模型还解释了不同生长条件下制备的LaAlO $_{3}$ /SrTiO $_{3}$的性质。
2015-07-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Universal Stability of Ga Split Vacancies across α-, β-, and κ-Ga2O3 Polymorphs: A Machine-Learning Accelerated Study
School of Mathematics and Physics, Queen’s University Belfast（贝尔法斯特女王大学数学与物理学院）；European Theoretical Spectroscopy Facility（欧洲理论光谱设施）
通过机器学习势加速发现非局域缺陷重构，结合HSE06杂化密度泛函精确计算，发现分裂空位是β、α和κ相Ga2O3多晶型中基态空位，且比简单空位更稳定，而Hf和Si施主效率受分裂空位补偿限制，贫氧生长是抑制缺陷实现高n型电导的普适条件。
2026-05-27 cond-mat.mtrl-sci
Controlled oxygen vacancy induced p-type conductivity in HfO{2-x} thin films
我们利用反应分子束外延技术，通过控制氧工程的方法制备了高氧缺陷$_{2-x}$薄膜。在氧空位的阈值以上，p型导电性以每立方厘米高达6倍10^{21}载流子开始。同时，带隙连续减小超过1 eV。我们建议作为观察到的行为的起源的氧空位诱导的p型缺陷带。
2011-11-11 cond-mat.mtrl-sci
Twin-domain formation in epitaxial triangular lattice delafossites
孪晶畴是对称性失配外延薄膜中常见的结构缺陷。具有菱面体结构的铜铁矿ABO2是经常形成孪晶畴的一个很好的例子。虽然块体金属铜铁矿是已知的最导电的氧化物，但高导电性还有待于以薄膜形式实现。在薄膜中发现的抑制导电性主要是由孪晶畴的形成引起的，并且它们的边界可以是载流子的散射中心的来源。为了克服这一挑战，必须了解其形成的潜在机制，以便控制和消除这些缺陷。在这里，我们报告的起源形成在CuCrO2铜铁矿薄膜上的衬底与六方或三角对称的结构孪晶。一个强大的异质外延的关系被发现的delafosite膜与衬底，和表面终止原来是至关重要的，以确定和控制外延delafosites的域结构。基于这些发现，我们也展示了一个无孪晶外延薄膜生长在高误切衬底。这一发现为生长单畴铜铁矿薄膜提供了一种重要的合成策略，并可应用于其他铜铁矿外延合成高质量的薄膜。
2021-05-05 cond-mat.mtrl-sci
Intrinsic Defects and Electronic Conductivity of TaON: First-Principles Insights
氮氧化钽TaON作为一种介于钽的氧化物和氮化物之间的化合物，有望结合两者的优点，作为一种高效的可见光催化剂。本文用混合泛函方法研究了TaON与二元钽氧化物和氮化物不同的缺陷性质：（i）主要缺陷是$O_N$反位，而不是O、N空位或Ta空位，这决定了TaON的本征n型导电性和p型掺杂困难性;（ii）$O_N$反位具有比O或N空位浅的施主能级，具有主要由Ta $5d$轨道组成的离域分布，这使得氮氧化物中的电子导电性比氧化物和氮化物中的电子导电性更好。相稳定性分析表明，在富氧条件下，TaON易氧化是不可避免的，而合成化学计量比的TaON样品需要相对贫氧的条件。
2011-10-25 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Origin of the two-dimensional electron gas at LaAlO3/SrTiO3 interfaces: The role of oxygen vacancies and electronic reconstruction
原子缺陷和电子转移的相对重要性，解释在结晶LaAlO 3/SrTiO 3界面的导电性一直是一个争论的话题。金属界面上的非晶氧化物覆盖层SrTiO 3产生的类似的电子性能的问题，原来的极化突变模型。我们解决了这个问题的全面比较（100）-取向SrTiO 3基板与结晶和非晶覆盖层的LaAlO 3的不同厚度下制备不同的氧压。对于这两种类型的覆盖层，对于电导率的出现存在临界厚度，但是对于氧退火的结晶情况，其值总是4个晶胞（约1.6nm），而在非晶情况下，临界厚度可以根据沉积条件在0.5至6 nm的范围内变化。随后的离子铣削的覆盖层恢复氧退火的晶体异质结构的绝缘状态，但不是非晶的。氧后退火去除了氧空位，并且在非晶情况下界面变得绝缘。然而，具有结晶覆盖层的界面保持导电，具有降低的载流子密度。这些结果表明，当LaAlO 3覆盖层为非晶态时，氧空位是载流子的主要来源，而在未退火的晶态LaAlO 3/SrTiO 3异质结构中，氧空位和极化突变对界面电导率都有贡献，而在氧退火的晶态LaAlO 3/SrTiO 3异质结构中，极化突变单独对界面电导率有贡献.此外，我们发现，结晶的LaAlO 3层的结晶度是至关重要的极化突变机制的情况下，结晶LaAlO 3覆盖层。
2013-05-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Domain Wall Conductivity in Oxygen Deficient Multiferroic YMnO3 Single Crystals
用导电原子力显微镜和压电响应力显微镜研究了缺氧多铁性YMnO_3单晶中畴壁的输运性质。畴壁在电场中极化后表现出显著增强的电导，这可能是由畴壁处的氧空位有序化引起的。电子传导可以通过肖特基发射和Fowler-Nordheim隧穿机制来理解。研究结果表明，通过对极化场中有序氧空位的调控，可以实现对畴壁电导的能带结构工程调控。
2012-01-05 cond-mat.mtrl-sci
Thermodynamic stabilization and electronic effects of oxygen vacancies at BiFeO$_3$ neutral ferroelectric domain walls
本文通过第一性原理模拟量化了BiFeO$_3$中性铁电畴壁处氧空位的热力学稳定性和电子效应，发现空位在畴壁处具有高达0.3 eV的能量优势并诱导小极化子态，为畴壁导电和缺陷工程提供了定量基础。
2025-07-16 cond-mat.mtrl-sci
Role of chalcogen vacancies and hydrogen in the optical and electrical properties of bulk transition-metal dichalcogenides
本文利用第一性原理计算重新研究体相TMDs中硫族空位和氢杂质的作用，揭示S空位可解释MoS₂阴极发光光谱，并发现H杂质作为浅施主可解释n型导电性，同时预测其局域振动模式频率。
2024-02-23 cond-mat.mtrl-sci
Sign-reversed anomalous Nernst effect in the ferromagnetic Weyl-semimetal Fe$_{3-x}$GeTe$_2$: the role of Fe vacancies
本研究通过实验与第一性原理计算揭示 Fe 空位调控 Fe$_{3-x}$GeTe$_2$ 的化学势和铁磁性，并导致反常能斯特效应符号反转。
2022-06-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Thermal conductivity of crystalline AlN and the influence of atomic-scale defects
氮化铝（AlN）在现代电力电子和深紫外光子学中起着关键作用，了解其热性能至关重要。在这里，我们通过3 $ω$方法测量结晶AlN的热导率，发现它的范围从100 K时的674 ${\pm}$ 56 W/m/K到400 K时的186 ${\pm}$ 7 W/m/K，在室温下的值为237 ${\pm}$ 6 W/m/K。我们将这些数据与分析模型和第一性原理计算进行比较，同时考虑到原子级缺陷（O，Si，C杂质和Al空位）。我们发现，铝空位发挥最大的作用，在降低热导率，因为最大的质量差散射。模拟还表明，10%的热传导是由声子与长的平均自由程，超过~7 $μ$ m在室温下，和50%的声子与MFP超过~0.3 $μ$ m。因此，由于声子边界散射，AlN的有效热导率在亚微米薄膜或器件中强烈降低。
2019-12-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Deterministic Role of Concentration Surplus of Cation Vacancy over Anion Vacancy in Bipolar Memristive NiO
氧空位的迁移在双极忆阻效应中起着重要的作用，因为氧空位可以直接决定许多系统的局部电导率。然而，最近的理论工作表明，氧空位的迁移和阳离子和阴离子空位的共存对于双极忆阻开关的发生至关重要，通常在小尺寸NiO中观察到。到目前为止，解决这一问题的实验工作仍然缺乏。利用导电原子力显微镜和扫描透射电子显微镜结合电子能量损失谱研究了NiO薄膜的双极忆阻开关特性，揭示了Ni空位相对于O空位的浓度过剩决定了NiO薄膜的双极忆阻开关特性。我们的工作支持基于双缺陷的模型，这是理解忆阻器的机制超越了完善的氧空位为基础的模型具有根本的重要性。此外，这项工作提供了一种方法来研究双缺陷对忆阻行为的影响。
2017-01-29 cond-mat.mtrl-sci
Establishing quasi-linear quadrupole functional topology by oxygen-vacancy engineering at a ferroelectric domain wall
二维金属氧化物结构中的氧空位由于其独特的导电、磁性甚至导电功能而引起人们的广泛关注。铁电畴壁是最近一个突出的例子，因为它们作为拓扑缺陷的中心，使不寻常的对称性和低能量开关技术相关。然而，由于氧原子的轻重量和其空位的局部化效应，氧空位的原子尺度的电学和力学影响仍然难以捉摸。在这里，稳定的个人氧空位被发现和工程原位在晶种钛酸钙钛矿铁电畴壁。结合先进的透射电子显微镜和第一性原理方法的原子尺度的应变，电场，电荷和偶极矩分布，其特征在于这些空缺。3-5在空位的紧邻周围晶胞处观察到%拉伸应变。发现空位周围的偶极距分布是交替的头对头$-$尾对头$-$结构，产生准线性四极拓扑。附近的Ti离子的减少以及增强的充电和电场浓度附近的空缺确认了四极结构，并说明其对电气和结构性能的局部影响。在空位的晶胞中发现了显著的带内态，提出了有意义的畴壁电导率。氧空位工程和可控四极杆，使预先确定的原子尺度和全球功能特性提供了一个有前途的平台，机电拓扑孤子和器件的小型化在金属氧化物。
2021-04-21 cond-mat.mtrl-sci
Role of Point Defects on the Properties of Manganites
用XRPD、电导率、电子顺磁共振和静态磁化强度等测试手段对具有明确阳离子分子结构和氧含量的La_（1-x）Ca_xMnO_3 + δ和La_（1-x）Na_xMnO_3 + δ样品进行了分析。通过以下方式在结构中引入点缺陷：i）异价阳离子掺杂（替代缺陷），ii）氧过化学计量（阳离子空位）和iii）氧欠化学计量（氧空位）。阳离子掺杂主要通过影响容忍因子和Mn离子的氧化来影响材料;阳离子空位通过阻断Mn ~（4+）-Mn ~（3+）离子间的相互作用路径而影响磁性，而氧空位对结构和电学性能的影响更大，并通过Mn ~（4+）离子的整体减少而影响磁性量和通过创建具有不同磁性特征的样品区域。我们可以说，Ca和Na掺杂的镧锰氧化物化合物的基本磁性和电学行为是由Mn 4 +-Mn 3+比驱动的，并且所有的特殊行为确实是由缺陷、浓度梯度以及更一般地由晶格无序引起的。
2004-12-22 cond-mat.mtrl-sci
Colossal reversible conductivity switching by room-temperature oxygen-vacancy ordering in Aurivillius oxide films
Tsientang Institute for Advanced Study, Zhejiang（浙江大学先进技术研究总院）；Institute of Plasma Physics, HFIPS, Chinese Academy of Sciences, Hefei（中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所）；Department of Physics and Materials, The Hong Kong Polytechnic University, Hong Kong（香港理工大学物理与材料系）；Songshan Lake Materials Laboratory, Dongguan, Guangdong（松山湖材料实验室）；Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences, Beijing（中国科学院物理研究所）
本研究通过温和氮等离子体处理在Aurivillius氧化物薄膜中实现室温氧空位有序化，获得超9个数量级的可逆电导率调制，该现象具普遍性，为氧化物特性调控提供新缺陷工程范式。
2026-09-03 cond-mat.mtrl-sci
The role of interfacial interactions and oxygen vacancies in tuning magnetic anisotropy in LaCrO$_{3}$/LaMnO$_{3}$ heterostructures
本研究探究压应变LaMnO₃/LaCrO₃超晶格的磁特性调控机制，揭示厚度、氧空位及结构畴演化对磁各向异性的影响规律，为复合氧化物异质结磁功能调控提供依据。
2024-03-06 cond-mat.mtrl-sci
Oxygen vacancies nucleate charged domain walls in ferroelectrics
我们用第一性原理计算研究了氧空位对BaTiO $_3$中带电180 $^\circ$畴壁形成的影响。我们表明，这是有利的空位组装在晶面，这种集群是伴随着形成的带电畴壁。畴壁具有负的束缚电荷，其补偿空位的标称正电荷并导致壁处的自由电荷密度消失。这与带正电荷的畴壁形成对比，带正电荷的畴壁几乎完全由来自本体的自由电荷补偿。因此，结果解释了实验观察到的两种类型的畴壁的电子电导率的差异，以及一般的普遍存在的带电畴壁的铁电体。此外，空位驱动的畴壁形成的明确证明意味着特定的带电畴壁配置可以通过自下而上的设计来实现，用于基于畴壁的信息处理。
2020-12-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Physical properties and band structure of reactive molecular beam epitaxy grown oxygen engineered HfO$_{2\pm x}$
我们进行了详细的薄膜生长结构的氧工程单斜HfO $_{2\pm x}$的反应分子束外延（MBE）生长。氧化条件诱导氧化铪的（$\bar{1}11$）和（002）织构之间的切换。的带隙的氧缺陷的氧化物的增加量的氧空位减少超过1 eV。对于高的氧空位浓度，缺陷带形成的带隙内，诱导光学跃迁和$p$型导电性。作为氧化条件的函数，电阻率变化几个数量级。氧空位不引起铁磁行为。
2012-11-22 cond-mat.mtrl-sci
Conversion between metavalent and covalent bond in metastable superlattices composed of 2D and 3D sublayers
间价键和共价键之间的键型可逆转换超过数百万次，成为通用存储器最有前途的基础之一。由于空位的再分布是晶体结构从稳定态到亚稳态亚稳态的扩展，因此空位的动力学行为的研究具有重要意义。然而，由于实验分析的困难，它们仍然缺乏。在此，通过结合电荷密度分布、电导率和晶体结构的分析，对空位的化学状态的演变的直接观察澄清了该行为。由于独特的激活码，空位的位置转换随着发散的能垒逐渐发生-空位的积累触发沿着原子平面的自发滑动以减轻静电排斥。该行为的研究可以进一步应用于由Sb 2 Te 3（2D）和GeTe（3D）子层组成的多相超晶格，它们代表了优异的存储性能，但由于其复杂性，其操作机制仍存在争议。当Te-Te键形成为Sb_2Te_3（2D）和GeTe（3D）子层之间的界面上的物理吸附（化学吸附）时，由构型熵增益（静电熵损失）驱动的位置切换是有利的（抑制的）。根据亚层之间的界面类型，超晶格的相被分为亚稳态和稳态，其中转换只能在亚稳态中实现。通过空位的动力学行为和亚稳性对空位工程的作用机制有了全面的认识，对空位工程在多功能材料中的进一步研究有着重要的意义。
2022-09-28 cond-mat.mtrl-sci
Role of Oxygen Vacancies in Stabilizing the Orthorhombic Phases of Hf0.5Zr0.5O2 Nanoparticles
Frantsevich Institute for Problems in Materials Science of the National Academy of Sciences of Ukraine（乌克兰国家科学院弗伦采维奇材料科学问题研究所）；Institute of Physics of the Czech Academy of Sciences（捷克科学院物理研究所）；Stockholm University, Department of Chemistry（斯德哥尔摩大学化学系）；Ye. O. Paton Institute of Materials Science and Welding, National Technical University of Ukraine “Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute”（乌克兰国立技术大学“伊戈尔·西科尔斯基基辅理工学院”叶·奥·帕顿材料科学与焊接研究所）；Oles Honchar Dnipro National University（阿列斯·洪恰尔第聂伯罗国立大学）；Institute of Physics of the National Academy of Sciences of Ukraine（乌克兰国家科学院物理研究所）；Zone 5 Technologies, Special Projects（Zone 5 Technologies特殊项目部）
研究通过分析氧空位浓度对Hf0.5Zr0.5O2纳米颗粒正交相稳定性的影响，结合Landau-Ginzburg-Devonshire理论揭示了氧空位诱导的化学应变对正交相稳定性的贡献，以及氧空位对介电性能和铁电性的影响。
2026-05-17 cond-mat.mtrl-sci
Effect of Pt vacancies on magnetotransport of Weyl semimetal candidate GdPtSb epitaxial films
研究了Pt空位对Weyl半金属候选材料GdPtSb外延薄膜磁输运的影响，发现高浓度Pt空位诱导金属型电阻率和负纵向磁阻，但可能源于电导率涨落而非手性反常，近化学计量比样品则呈现半导体特性及可能的拓扑Hall效应，揭示了输运识别Weyl节点的复杂性。
2023-04-07 cond-mat.mtrl-sci
Measurements and Numerical Calculations of Thermal Conductivity to Evaluate the Quality of β-Gallium Oxide Thin Films Grown on Sapphire and Silicon Carbide by Molecular Beam Epitaxy
报道了一种在c面蓝宝石和4 H-SiC衬底上用分子束外延（MBE）生长的β-Ga 2 O3薄膜的低热导率研究方法。我们将实验值与数值预测进行比较，以解释薄膜中边界散射和缺陷的影响。我们使用时域热反射（TDTR）进行实验，密度泛函理论和玻尔兹曼输运方程的热导率计算，和扩散失配模型TBC预测。实验的热导率约为3倍小于那些计算的类似大小的完美的Ga 2 O 3晶体。当在计算中考虑晶界、镓和氧空位以及堆垛层错的存在时，存在约1%的镓空位和106个缺陷/cm的堆垛层错密度的晶体是热导率更接近实验结果的晶体。我们的分析表明，不同类型的缺陷存在于Ga 2 O3晶体，可用于通过减少这些缺陷，从而产生具有更高的热导率的材料，以提高MBE生长的样品的质量的水平。
2022-05-04 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Intrinsic Point Defects and Frenkel Pair Formation in Photovoltaic Absorber Zn$_3$P$_2$: Regulating $p$-type Conductivity through Growth and Annealing Conditions
Research Center Future Energy Materials and Systems of the Research Alliance Ruhr and Interdisciplinary Center for Advanced Materials Si（研究联盟鲁尔未来能源材料与系统研究中心及先进材料跨学科中心Si）
本研究利用第一性原理密度泛函理论结合势能面搜索，揭示了Zn$_3$P$_2$中本征点缺陷的基态能量和热力学，发现锌空位主导p型导电性，而弗仑克尔对部分补偿导电性，提出通过富磷生长和高温退火优化空穴浓度，并建议优先界面工程而非体相n型掺杂。
2026-05-22 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Role of point defects in spinel Mg chalcogenide conductors
紧密堆积的硫属化物尖晶石，例如MgSc $_2$ Se $_4$、MgIn $_2$ S $_4$和MgSc $_2$ S $_4$，显示出作为Mg电池中的固体电解质的潜力，但是受到不可忽略的电子电导率的影响，这在用于电化学存储装置中时有助于自放电。使用第一性原理计算，我们评估的点缺陷的能量作为合成条件和费米能级的函数，以确定不希望的电子导电性的起源。我们的研究结果表明，Mg空位和Mg金属反位（其中Mg与Sc或In交换）是所考虑的系统中可能发生的主要点缺陷。虽然我们发现阴离子过量的条件和缓慢冷却可能产生低电子电导率的条件，但尖晶石可能在阴离子贫乏的环境下表现出显著的$n$型电导率，这通常存在于高温合成期间。最后，我们探索外来的异价掺杂，以潜在地减轻这些硫属尖晶石的电子导电性。计算策略是通用的，并且可以容易地扩展到其他固体电解质（和电极），以帮助优化相应框架的电子性质。
2017-10-28 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial Zn(x)Fe(3-x)O(4) Thin Films: A Spintronic Material with Tunable Electrical and Magnetic Properties
亚铁磁性尖晶石氧化物Zn（x）Fe（3-x）O（4）结合了高居里温度和自旋极化以及可调的电和磁性能，使其成为自旋电子器件的有前途的功能材料。我们用激光分子束外延技术在MgO（001）衬底上生长了0<=x<=0.9的外延薄膜，在纯Ar气氛和Ar/O2混合气氛中生长了具有优良结构特性的薄膜。我们发现，在生长过程中的电导率和饱和磁化强度可以在很宽的范围内调谐。我们对薄膜的广泛表征提供了这种尖晶石亚铁磁体在A和B子晶格上具有反平行Fe磁矩的基本物理学的清晰图像：（i）Zn取代从A子晶格去除Fe 3+矩和从B子晶格去除巡游载流子，（ii）在有限氧分压下的生长在B子晶格上产生Fe空位，也去除巡游载流子，和（iii）Zn替代和过量氧两者的应用导致补偿效应，因为Zn替代部分地去除Fe空位。载流子密度的降低（增加）导致双交换的减弱（加强），从而导致电导率和饱和磁化强度的降低（增加）。通过观察到饱和磁化强度与纵向电导率成比例，证实了这种情况。定制的薄膜与半导体材料如ZnO在多功能异质结构的组合似乎是特别有吸引力的。
2009-03-20 cond-mat.mtrl-sci
Defect thermodynamics of orthorhombic Ba$_2$In$_2$O$_5$: First-principles calculations on the role of oxygen dumbbell interstitials
Technical University of Darmstadt（达姆施塔特工业大学）
利用第一性原理计算，研究了Ba$_2$In$_2$O$_5$中氧哑铃间隙原子的存在及其对缺陷热力学的影响，揭示了氧空位和间隙原子主导的本征缺陷化学。
2026-02-09 cond-mat.mtrl-sci
The role of oxygen vacancies in SrTiO3 at the LaAlO3/SrTiO3 interface
钛酸锶（SrTiO 3）是一种广泛应用于电子氧化物薄膜器件的衬底材料，具有许多令人感兴趣的特性。在与类似的氧化物材料LaAlO 3的组合中，它最近受到了极大的关注。结果表明，在SrTiO 3和LaAlO 3之间的界面处形成二维电子气，导致高的电导率和迁移率。在这份报告中，我们证明了这些异质结构的输运性质是非常敏感的薄膜生长过程中的沉积参数。使用阴极和光致发光的研究结合电输运性能和微观结构的测量，我们表明，在LaAlO 3/SrTiO 3界面处观察到的电子性质可以解释由氧还原SrTiO 3。此外，我们表明，氧可以被推入和推出的样品，但重新氧化的最初氧耗尽LaAlO 3/SrTiO 3异质结构的存在下，部分地防止了薄膜。
2006-03-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Role of charged defects on the electrical and electro-mechanical properties of rhombohedral Pb(Zr,Ti)O3 with oxygen octahedra tilts
氧八面体倾斜是钙钛矿中常见的结构现象，并且已经成为深入研究的主题，特别是在菱面体Pb（Zr，Ti）O3（PZT）中。早期的研究表明，倾斜八面体对PZT陶瓷的电畴转换行为、介电和压电性能有很大的影响。然而，在一种类似的方式提出的倾斜，带电的缺陷，与氧空位，也可能会抑制畴壁的运动，导致宏观上在捏磁滞回线和降低压电响应。在这里，我们回顾了早期的研究菱面体PZT陶瓷与倾斜八面体考虑可能的作用，倾斜和带电缺陷畴壁运动。我们发现，所观察到的捏滞回线可能与存在的缺陷复合物含有带电的氧空位，而不是倾斜，在某些情况下建议。无论是否存在长程有序倾斜菱面体PZT，带电缺陷的影响也是突出的弱场介电常数和压电性能，特别是在亚赫兹驱动条件下的电导率，相关的运动的氧空位，引起强的频率色散。
2016-01-31 cond-mat.mtrl-sci
Conductivity of LaAlO/SrTiO3 Interfaces made by Sputter Deposition
我们研究了生长在SrTiO_3衬底上的LaAl_3薄膜的界面性质。我们在高压氧气气氛中使用RF溅射。膜是光滑的，具有平坦表面。透射电子显微镜显示原子尖锐和连续的界面，而EELS测量显示一些轻微的混合。用EDX法测得La与Al的元素比为1.07。重要的是，我们发现这些接口是不导电的，这表明溅射的接口是不电子重建的方式报告的脉冲激光沉积生长的薄膜，因为化学计量，混合和氧空位之间的不同的相互作用。
2011-11-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Origin of n- and p-type conductivity in undoped $α$-PbO: role of defects
第一性原理计算（GGA）已被应用于研究$α$ -PbO中的晶体学缺陷，以理解在其它未掺杂的$α$ -PbO中$n$ -和$p$ -型导电性的起源。据发现，在缺氧的环境中的沉积被定义在我们的模拟中的Pb富/O贫限制刺激O空位和Pb晶体的形成，其特征都是由相当低的形成能$\sim$ 1.0 eV。被两个电子占据的O空位将这两个缺陷之间的电子和空穴的平衡转移到电子过量（四个电子对两个空穴），这导致$n$型掺杂。对于Pb-贫/O-富的限制，过量的氧触发形成的O型晶体，其特征在于这样一个低的形成能量，预测这种缺陷的自发出现。结果表明，氧杂质的浓度能够达到极限值，其值等于可能的缺陷位数（$\sim 10^{22}$ cm $^{-3}$）.由O间隙形成的局域态被两个空穴占据，并且由于没有合理浓度的其他缺陷来平衡空穴冗余，因此诱导了$p$型掺杂。
2013-11-05 cond-mat.mtrl-sci
Mechanical Controlled Thermal Switch and Hysteresis with Domain Boundary Engineered Phonon Transport
声子学中的热流控制由于其在能量传递、转换和利用方面的广泛应用而受到广泛关注。在这里，我们证明，通过施加外部应力或应变，我们可以通过改变孪晶边界的密度，这反过来又提供了有趣的机械控制的热开关和滞后操作，有效地调整热导率。垂直于输运方向的孪晶界强烈地散射声子。因此，热流与孪晶边界的密度成反比，因此允许机械地切换热导率的极好方式，甚至导致作为热存储器的有趣的滞后行为。我们的研究提供了一种新的机制，耦合材料的热和机械性能作为“域边界工程”的问题，并可以在灵活的热控制和热能收获有实质性的影响。
2013-10-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Influence of oxygen partial pressure on structural, transport and magnetic properties of Co doped TiO2 films
在6.6 × 10-3帕斯卡（Pa）至53 Pa范围内的各种氧分压下，使用脉冲激光沉积（PLD）工艺在硅和石英衬底上沉积Co-TiO 2的薄膜。研究了还原态CoxTi（1-x）O2（0 <x< 0.03）薄膜的晶体结构、输运性质和磁性，发现其与氧分压有很强的依赖关系。X射线衍射（XRD）数据揭示了含有金红石和金红石的混合相材料的存在。然而，这些阶段相互转化的变化，在腔室中的氧分压在薄膜的生长过程中。X射线光电子能谱学（XPS）显示Co浓度高达x=0.03的样品没有Co或CoO相关峰。然而，氧1 s峰是不对称的，表明存在氧空位。的运输和磁性测量显示出明确的依赖于氧空位的浓度。随着材料中产生更多空位，电导率和磁化强度增强。电阻率作为温度ρ（T）的函数遵循极化子行为，并且获得的活化能（~100至150 meV）在半导体材料的典型范围内。
2007-05-10 cond-mat.mtrl-sci
Control of conductivity in Fe-rich cobalt-ferrite thin films with perpendicular magnetic anisotropy
该研究制备绝缘与导电的富铁钴铁氧体薄膜，结合谱学表征和第一性原理计算，揭示 B 位 Fe2+ 丰度及阳离子空位对垂直磁各向异性薄膜电导率的调控机制。
2023-04-20 cond-mat.mtrl-sci
Two-dimensional nanovaristors at grain boundaries account for memristive switching in polycrystalline BiFeO3
多晶材料中的忆阻开关被广泛归因于导电丝的形成和断裂，被认为是由氧空位再分布介导的。然而，底层的原子尺度过程仍然是未知的，这限制了器件建模和设计。在这里，我们结合实验数据与多尺度计算来阐明整个原子尺度的周期在未掺杂的多晶BiFeO3。导电原子力显微镜显示，晶界表现得像二维纳米压敏电阻，而在循环的返回部分，减少的电流是通过晶粒。利用密度泛函理论和蒙特卡罗计算，我们推导出所观察到的现象的原子尺度机制。非平衡浓度下的氧空位最初分布相对均匀，但它们被增加的电压扫入晶界。然后，临界电压（SET电压）消除了用于通过晶界中的空位能级跳跃传导的势垒。在循环的返回部分，晶界再次不导电，但是晶粒由于氧空位的远程掺杂而显示出非零导电性。该负电压相当于重新分布空位的热脉冲。认识到纳米压敏电阻器是多晶材料中忆阻开关的核心，可能会为新型器件和电路开辟可能性。
2015-03-12 cond-mat.mtrl-sci
Influence of cation vacancy concentrations on ultra-low thermal conductivity in $(1-x)$BiVO$_4$-$x$Bi$_{2/3}$MoO$_4$ scheelite solid solutions
通过制备钒酸铋-钼酸铋固溶体陶瓷，发现仅添加极少量的阳离子空位即可使热导率大幅降低15%以上，同时保持高温稳定性，是制备热障和热电器件优质材料的最佳策略。
2023-07-27 cond-mat.mtrl-sci
Electronic Transport in Graphene: Quantum Effects and Role of Local Defects
在本文中，我们提出了在单层石墨烯量子输运的一般性质。在Kubo-Geenwood公式的方案中，我们计算了与电导率直接相关的给定能量的波包的平方扩展。作为第一个结果，我们计算纯石墨烯的时间依赖性扩散解析。除了半经典的长期存在的第二项是由于电子和空穴带之间的速度算子的矩阵元素。这个术语与速度波动有关，即Zitterbewegung效应。其次，我们数值研究了具有简单空位和相邻空位对（双空位）的石墨烯中的量子扩散，模拟了石墨烯的氧化，氢化和其他功能化。我们特别分析了扩散的时间依赖性及其与电子结构的能量依赖性。我们还计算了平均自由程和半经典值的电导率作为能量的函数在小浓度的缺陷的限制。
2011-03-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interface Doping Mechanism of p-Type Conductivity in Mist-CVD-Grown LiGa5O8 Thin Films
The Ohio State University（俄亥俄州立大学）；Case Western Reserve University（凯斯西储大学）
该研究通过对比mist-CVD生长的导电与绝缘LiGa5O8薄膜，发现缺锂及β-Ga2O3次生相形成是p型导电的关键，提出界面电荷转移机制。
2026-10-08 cond-mat.mtrl-sci
Probing the Relationship between Defects and Enhanced Mobility in MoS2 Monolayers Grown by Mo Foil
本研究通过CVD法在钼箔上生长单层MoS2，发现硫空位增加导带态密度并诱导n型掺杂，从而提升场效应迁移率至超过100 cm2V-1s-1。
2024-05-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Conductivity of high-mobility epitaxial GdN
本文研究了在LaAlO3(001)上外延生长的高质量GdN薄膜，发现其铁磁转变约70 K，氮空位掺杂引入约3×10^20 cm^-3电子，迁移率比此前薄膜提高一个数量级。
2025-02-04 cond-mat.mtrl-sci
Order in disorder: oxygen vacancy driven electronic phase separation of LaNiO3-x epitaxial thin film surface investigated by scanning probe microscopy
本研究利用扫描探针显微镜探究LaNiO3-x外延薄膜表面，发现氧空位驱动的纳米尺度电子相分离，为镍酸盐表面化学转变起源及电催化应用提供了实空间证据。
2024-10-09 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Substrate-dependent Photoconductivity Dynamics in a High-efficiency Hybrid Perovskite Alloy
在TiO $_{2}$、SnO $_{2}$、ITO和NiO上生长（FA $_{0.79}$ MA $_{0.16}$ Cs $_{0.05}$）$_{0.97}$ Pb（I $_{0.84}$ Br $_{0.16}$）$_{2.97}$的膜。通过测量薄膜和带电微悬臂梁之间作用的同相和异相力来询问薄膜电导率。我们跟踪了薄膜的电导率与时间、频率、光强度和温度（233至312 K）的关系。过氧化物的电导率是高的，光依赖于ITO和NiO。在TiO $_{2}$和SnO $_{2}$上，电导率在黑暗中低，随着光强度增加，并且在光移除后持续10秒。在升高的温度下，在TiO $_{2}$上，在黑暗中的电导率恢复率显示出活化的温度依赖性（E $_{a}$ = 0.58 eV）。令人惊讶的是，TiO $_{2}$和SnO $_{2}$上的光诱导电导率在低温下基本上瞬时弛豫。我们使用一个传输线模型的混合离子电子导体，以表明所提出的测量是敏感的电子和离子电导率的总和。我们合理化的看似不协调的意见使用的想法，空穴，通过与基板平衡或通过光照射，创建碘空位。
2019-01-16 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Metallic conductivity on Na-deficient structural domain walls in the spin-orbit Mott insulator Na$_2$IrO$_3$
该研究结合结构表征与聚焦离子束微切片电测量，发现 Na$_2$IrO$_3$ 单晶的缺钠孪晶畴壁因空穴掺杂而跨越金属–绝缘体转变并形成关联金属基态。
2023-11-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Absence of Superconductivity in Nd$_{0.8}$Sr$_{0.2}$NiO$_x$ Thin Films without Chemical Reduction
最近报道了在SrTiO_3衬底上沉积前驱体Nd_（0.8）Sr_（0.2）NiO_3薄膜，采用软化学拓扑还原法制备的Nd_（0.8）Sr_（0.2）NiO_2/SrTiO_3异质结构在9-15 K范围内的超导电性，引起了人们的研究兴趣。为了探索一种替代化学还原的物理途径来实现该化合物的超导电性，我们采用脉冲激光沉积法，在不同的氧化物衬底上，在宽氧分压范围内系统地制备了63 Nd 0.8Sr 0.2NiOx（NSNO）薄膜.在所有63个薄膜样品中，传输测量没有发现任何超导性的特征。随着通过降低沉积氧压来降低NSNO膜中的氧含量，NSNO膜变得更电阻并且最终变为绝缘的。此外，我们试图在150 mTorr的高氧压下沉积的Nd 0.8 Sr 0.2 NiO 3薄膜上覆盖20 nm厚的非晶LaAlO 3层，以在其表面上产生氧空位，并且在更高的电导率方面也没有成功。我们的实验结果与最近的报告，在合成的大块Nd0.8Sr0.2NiO2晶体的超导性的情况下表明，化学还原的方法可能是独特的NSNO/SrTiO 3异质结产生超导性。然而，SrTiO 3衬底也可以在化学还原过程中被还原以产生氧空位，这因此可以部分地有助于导电性。
2020-03-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con physics.app-ph
