Decoupling bulk and surface recombination properties in silicon by depth-dependent carrier lifetime measurements
利用μ子作为材料的体探针，通过对μ子注入深度的扫描，研究了硅片中载流子动力学的深度分布。光激发μ子自旋谱技术可以在半导体晶片中光学地产生过剩载流子，而μ子可以测量过剩载流子密度。结果，可以获得载流子复合寿命谱。深度依赖的寿命谱使我们能够准确地测量体载流子寿命和表面复合速度通过拟合一个简单的一维扩散模型的光谱。与其他传统的寿命谱技术不同，在这种方法中，体和表面复合性质可以容易地去卷积。在这里，我们已经应用该技术来研究硅晶片钝化处理和不钝化处理，并证明了该模型可以正确地描述在这两种情况下的载流子动力学。
2021-04-08 cond-mat.mtrl-sci
Excitation and recombination dynamics of vacancy-related spin centers in silicon carbide
我们利用电子辐照的方法在高质量的外延碳化硅层中产生与硅空位有关的缺陷。通过控制辐照通量，缺陷浓度在几个数量级上变化。我们建立了这些缺陷的光泵浦的激发分布，并评估了770 nm的最佳激发波长。我们还测量了室温下的光致发光动力学，发现一个单指数衰减的特征寿命为6.1 ns。积分的光致发光强度依赖于线性的激发功率密度高达20千瓦/厘米$^2$，表明这些缺陷的相对较小的吸收截面。
2014-04-01 cond-mat.mtrl-sci
Spin-dependent recombination involving oxygen-vacancy complexes in silicon
用连续波和脉冲电探测磁共振研究了$γ$辐照的$n$型直拉硅中自旋相关的弛豫和复合过程。两个过程涉及的SL 1中心，中性激发三重态的氧空位复合物，可以被分开的不同的动力学。其中一个过程是激发态SL 1弛豫到氧空位复合物的基态，另一个过程是$^{31}$ P施主和SL 1中心之间形成紧密对的电荷转移，如电检测的电子双共振所示。对于这两个过程中，复合动力学研究与脉冲EDMR技术。我们证明了真正的零场CW和脉冲EDMR自旋1系统的可行性，并使用此来测量SL 1的不同自旋状态的寿命也在消失的外部磁场。
2014-02-26 cond-mat.mtrl-sci
Spin-dependent recombination at arsenic donors in ion-implanted silicon
自旋相关的输运过程中产生的低能量离子注入砷在硅中的薄的近表面掺杂区检测两种方法，自旋相关的复合（SDR）使用微波光电导和电检测磁共振（EDMR）监测通过样品的直流电流。这些技术的高灵敏度允许在弱磁场和低共振频率（40-1200 MHz）下观察磁共振，特别是As的磁共振，其中由于电子和核自旋状态的混合，可以观察到磁子状态之间的高场禁止跃迁。在所研究的样品中存在几种重结晶引起的缺陷，并作为自旋读出伙伴。我们明确地证明了这一点，通过电检测电子双共振实验，并确定了一对重组的紧密对所形成的作为施主和氧空位中心的激发三重态（SL 1）作为占主导地位的自旋依赖的过程中注入直拉硅。
2014-07-21 cond-mat.mtrl-sci
Substitutional platinum as an efficient nonradiative recombination center in silicon
Fudan University（复旦大学）
研究铂硅掺杂体的电子结构和载流子捕获动力学，揭示其作为非辐射复合中心的机制及对称等效缺陷配置的重要性。
2026-04-28 cond-mat.mtrl-sci
Auger-mediated radiative recombination in three-dimensional silicon/silicon-germanium nanostructures
在具有II型能带排列的半导体异质结构中，电子和空穴之间的空间分离减慢了它们的辐射复合。随着激发强度的增加，俄歇复合迅速成为占主导地位的复合通道，并产生量子阱中的载流子喷射。在这里，我们表明，在Si/SiGe三维纳米结构，这种有效的过程有利于形成的电子空穴等离子体（EHP）和/或电子空穴液滴（EHD）在薄Si屏障分离SiGe集群。与传统的、强烈的温度依赖性和缓慢的体硅中的辐射载流子复合相反，纳米厚硅层中的EHD/EHP发光几乎与温度无关，辐射寿命接近10^-8 s，仅比直接带隙III-V族半导体中的发光稍慢。
2008-09-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Auger recombination and carrier multiplication in embedded silicon and germanium nanocrystals
在三维实空间网格中，采用经验赝势波函数，精确计算了宽禁带中Si和Ge纳米晶的俄歇复合寿命和载流子倍增寿命.我们的结果支持最近的实验数据提供了新的预测。我们提取简单的俄歇常数有效的NC。我们表明，硅和锗纳米碳可以受益于光伏效率的提高，通过CM由于以下事实，即在超过两倍的带隙能量的光激发下，电子获得狮子的份额从总过剩能量，并可以导致CM。我们预测，CM变得特别有效的热电子与CM阈值以上约1 eV的过剩能量。
2008-04-16 cond-mat.mtrl-sci
Spin-Dependent Recombination between Phosphorus Donors in Silicon and Si/SiO2 Interface States Investigated with Pulsed Electrically Detected Electron Double Resonance
我们研究的自旋物种相关的自旋相关的复合用于电读出的相干自旋操纵在磷掺杂硅。通过脉冲电探测磁共振多频抽运探测实验，我们证明了在磷施主和Si/SiO2界面态之间存在自旋相关的复合跃迁。在不同的微波频率组合脉冲，使我们能够选择性地解决参与重组过程中的两个自旋子系统，并相干操纵和检测的两个重组伙伴的相对自旋取向。
2010-02-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Monte-Carlo simulations of the recombination dynamics in porous silicon
提出了一个描述多孔硅中可见光复合动力学的简单晶格模型。在该模型中，每个被占据的晶格位置代表纳米尺寸的Si晶体。采用改进的随机渗流网络模型模拟了多孔硅的二维和三维无序结构。相关（激子）和非相关的电子-空穴对都进行了研究。辐射和非辐射过程，以及最近的邻居占据的网站之间的跳跃考虑。通过广泛的蒙特卡罗模拟，我们表明，在多孔硅中的复合动力学是由于激子的色散扩散的无序排列的相互连接的硅量子点。模拟的发光衰减的激子显示拉伸指数线形，而不相关的电子-空穴对的幂律衰减的建议。我们的结果成功地解释了最近在实验中观察到的复合动力学。本模型是一个原型的一个更大的一类模型描述扩散的粒子在一个复杂的无序系统。
1995-05-09 cond-mat.mtrl-sci mtrl-th
Silicon solar cells efficiency analysis. Doping type and level optimization
对n型和p型基区的高效硅太阳电池的光电转换效率进行了理论分析。当硅体中的Shockley-Read-Hall复合由Fe的深能级决定时，考虑了这种情况。结果表明，由于复合参数的不对称性，这一水平的光伏转换效率是增加在SC与n型基地和减少在SC与p型基地与掺杂的增加。当进行分析时，考虑两个近似的带-带俄歇复合寿命依赖于基掺杂水平。给出了基于本征薄层（HIT）$α-Si:H-n-Si$异质结太阳能电池的关键特性的实验结果。对HIT电池特性的实验值与计算值进行了比较。由此确定了表面复合速度和串联电阻，其SC参数的实验值与计算值完全吻合。
2015-06-09 cond-mat.mtrl-sci
Thickness dependences of photoelectric characteristics of silicon backside contact solar cells
从理论和实验上研究了硅背接触太阳电池（BC SC）的光电流量子产额和光能参数随厚度的变化关系。通过形成微孔硅层，使辐照表面上的表面复合率最小化。提出了一种在强吸收条件下由光电流量子产额的厚度依赖关系求表面复合率和少数载流子扩散长度的方法。所进行的研究使我们能够建立，在最小化表面复合率的情况下，BC SC样品的减薄提供了实现相当高的光转换效率的可能性。它还表明，光电流量子产率的实验和理论的光谱依赖性之间的协议可以达到只有从背面表面的光反射系数方面。
2011-03-14 cond-mat.mtrl-sci
Dramatic reduction of surface recombination by in-situ surface passivation of silicon nanowires
纳米线具有独特的光学性质[1-4]，被认为是能量收集应用（如太阳能电池）的重要组成部分。[2，5-8]然而，由于其大的表面与体积比，载流子通过表面态的复合将纳米线中的载流子扩散长度减少了几个数量级，[9]通常导致基于纳米线的太阳能电池的低效率（百分之几或更少）。[7，8，10，11]通过表面钝化减少复合对于实现高性能纳米尺寸的光电子器件是至关重要的，但在很大程度上仍未被探索。[7，12-14]在这里，我们表明，涂覆在单晶硅纳米线（sc-SiNW）上的非晶硅（a-Si）薄层，在汽-液-固（VLS）过程中原位形成核-壳结构，将表面复合降低了近两个数量级。在调制光的照射下，我们测量到单个核壳纳米线的光敏性比没有壳的常规纳米线提高了90倍以上。纳米线的光吸收的模拟表明，强吸收的a-Si壳层有助于这种效果，但我们得出的结论是，这种效果主要是由于表面钝化增强载流子寿命。
2011-05-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Time-resolved radiative recombination in black silicon
本文研究热氧化、光刻胶涂覆和氯等离子体刻蚀制备的黑硅的时间分辨辐射复合，识别蓝光无声子复合及红光慢过程，并结合多种表征解释其量子尺寸效应。
2025-03-15 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Photo-induced charge state dynamics of the neutral and negatively charged silicon vacancy centers in room-temperature diamond
本研究利用多色共聚焦显微镜和密度泛函理论，揭示了室温金刚石中硅空位中心的光致电荷态转换动力学，发现SiV0到SiV-的转换遵循单光子线性过程，而SiV-到SiV2-的转换涉及氮原子辅助的电子隧穿。
2024-03-16 cond-mat.mtrl-sci
Carbon in GaN as a nonradiative recombination center
本文研究GaN中取代位碳$\mathrm{C_N}$的完整陷阱辅助复合循环，揭示高载流子密度下TAAM的关键作用，并给出影响器件效率的碳浓度阈值。
2025-02-19 cond-mat.mtrl-sci
Radiative recombination through EL2 centers in gallium arsenide single crystals doped by selenium and cadmium
本文研究了Cd和Se原子对砷化镓单晶EL_2缺陷光子发射量子效率的影响。在真空和砷气氛中的杂质扩散的比较技术已被使用。光子发射量子效率的变化特征和程度被确定为由晶体的空位结构所定义，这最有可能是由EL 2-掺杂剂络合物的形成引起的。
2009-11-13 cond-mat.mtrl-sci
Optically addressable silicon vacancy-related spin centers in rhombic silicon carbide with high breakdown characteristics and ENDOR evidence of their structure
我们发现碳化硅中的单轴取向中心具有不寻常的性能。在这里，我们证明了在菱形15 R-SiC晶体基质中具有$S= 3/2$的硅空位相关中心家族具有独特的特性，例如在高达250 $^\circ$ C的温度下存在的ODMR对比度和光学自旋对准。因此，具有半整数基自旋态的光学可寻址硅空位相关中心的概念被扩展到广泛的SiC菱形多型体。这些中心的结构，这是量子应用的一个基本问题，已经建立了使用高频ENDOR。研究表明，一类硅空位相关中心是一个带负电荷的顺磁态硅空位，自旋为$S= 3/2$，V $_\textrm{Si}^-$，受非顺磁态中性碳空位的扰动，V $_\textrm{C}^0$与硅空位没有共价键，在c晶轴上与硅空位相邻.
2015-06-18 cond-mat.mtrl-sci
CW and pulsed electrically detected magnetic resonance spectroscopy at 263 GHz/12 T on operating amorphous silicon solar cells
在这里，我们描述了一种新的高频/高场连续波和脉冲电检测磁共振（CW EDMR和pEDMR）设置，工作在263 GHz和0和12 T之间的谐振场。利用263 GHz CW和pEDMR以及X波段CW EDMR研究了5 K和90 K下氢化非晶硅p-i-n太阳电池的自旋输运特性。得益于263 GHz的卓越分辨率，我们能够更好地解析源自自旋相关跳跃和复合过程的EDMR信号。5 K EDMR谱主要由导带和价带带态组成，它们与自旋相关的跃迁有关，另外还有三重态激子的贡献. 90 K EDMR谱可以归属于自旋对复合，包括导带尾态和悬挂键作为主要的自旋相关输运过程，另外还有来自价带尾态和三重态激子态的贡献.
2015-01-14 cond-mat.mtrl-sci
Silicon-Vacancy Color Centers in Nanodiamonds: Cathodoluminescence Imaging Marker in the Near Infrared
我们证明，纳米金刚石制造纳入硅空位（Si-V）色心提供明亮，光谱窄，和稳定的阴极射线发光（CL）在近红外。含有纳米金刚石的Si-V色心作为相关CL和次级电子显微术的非漂白光学标记物是有前途的，包括纳米级生物成像的应用。
2013-09-20 cond-mat.mtrl-sci
The W center in self-implanted silicon is the self-interstitial cluster I_3
基于第一性原理密度泛函理论计算，我们确定了自注入硅中的W中心为三元自填隙团簇I_3，并与所有已知的实验特征（发射能、非本征能级、激活能和离解能、局域振动结构和对称性）相匹配.
2002-02-27 cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure of the negatively-charged silicon-vacancy center in diamond
金刚石中带负电荷的硅空位（SiV $^-$）中心是量子通信和信息处理的一种很有前途的单光子源。然而，该中心在这种量子技术中的实现受到围绕其基本性质的争论的阻碍。在这里，我们提出了光学偏振测量散装金刚石中的单中心，解决这种状态的争论，并建立该中心具有$\langle111\rangle$对齐分裂空位结构与$D_{3d}$对称性。此外，我们确定了一个额外的电子水平和存在的动态Jahn-Teller效应在中心的738 nm的光学共振的证据。
2014-03-04 cond-mat.mtrl-sci
Coupling of silicon-vacancy centers to a single crystal diamond cavity
研究了硅空位（SiV）中心与单晶金刚石微盘腔的光学耦合。该腔体是由离子注入和电化学剥离，然后由同质外延过生长所产生的单晶金刚石膜。测量了与SiV中心的零声子线（ZPL）光谱重叠并表现出品质因数~2200的回音壁模式。与腔外膜中的SiV中心相比，观察到腔中SiV中心的寿命从1.8 ns减少到1.48 ns。这些结果对于开发金刚石集成光子学网络至关重要。
2011-11-29 cond-mat.mtrl-sci
Using silicon-vacancy centers in diamond to probe the full strain tensor
用两种相干光谱技术探测了金刚石中硅空位中心系综（\ce{SiV-}）。两个主要的不同的家庭的\ce{SiV-}中心的识别使用多维相干光谱，这些家庭配对与两个取向组通过比较光谱从不同的线性偏振的入射激光。通过跟踪测量光谱中的峰值中心，计算激光光斑局部的全金刚石应变张量。这种测量是在样品表面上的多个点进行的，并观察到应变张量的变化。
2021-04-19 cond-mat.mtrl-sci
High precision vector magnetometry with uniaxial quantum centers in silicon carbide
我们表明，单轴色心的碳化硅与六方晶格结构，可以用来测量不仅是强度，而且还极角的外部磁场相对于缺陷轴的高精度。该方法是基于四重态基态硅空位缺陷中的多自旋共振的光学探测。我们实现了一个完美的协议之间的实验和计算的自旋共振谱没有任何拟合参数，在磁场范围内高达几个毫特斯拉的角度分辨率为几度。我们的方法适用于合奏以及单自旋3/2色心，允许在环境条件下的纳米尺度上的矢量磁强计。
2015-05-01 cond-mat.mtrl-sci
Carrier Multiplication in Silicon Nanocrystals: Theoretical Methodologies and Role of the Passivation
载流子倍增是一种非辐射复合机制，其导致在吸收单个光子之后产生两个或更多个电子-空穴对。通过减少耗散效应的发生，可以利用该过程来提高太阳能电池的性能。在这项工作中，我们介绍了两种不同的理论完全从头算工具，可以通过研究纳米晶体中的载流子倍增。工具进行了详细描述和比较。随后我们计算了氢和羟基封端的硅纳米晶中载流子的倍增寿命，指出了钝化对载流子倍增过程所起的作用。
2018-09-20 cond-mat.mtrl-sci
Doubly-charged silicon vacancy center, photochromism, and Si-N complexes in co-doped diamond
我们报告的第一个实验观察到的双电荷缺陷的金刚石，SiV 2-，在硅和氮共掺杂的样品。我们测量光谱特征，我们属性的替代硅在金刚石中，并确定一个硅空位复杂的装饰与最近邻的氮，SiVN，理论计算的支持。含有硅和氮的样品被证明是严重的光致变色，由于SiV 0/-的损失和光学惰性SiV 2-的增益，占主导地位的可见光变化。
2020-02-05 cond-mat.mtrl-sci
First-principles insights into the atomic structure of carbon-nitrogen-oxygen complex color centers in silicon
National Institute for Materials Science（物质材料研究机构）；International Center for Young Scientists, National Institute for Materials Science（物质材料研究机构青年科学家国际中心）
研究通过从头原理计算揭示硅中N线系列色心的原子结构，提出N1中心由邻近碳氮空位构成，并预测更复杂的氧空位缺陷可能对应后续谱线，这些色心与T中心同电荷，提供低能电信频段的替代自旋量子比特。
2026-08-20 cond-mat.mtrl-sci
Interplays between charge and electric field in perovskite solar cells: charge transport, recombination and hysteresis
通过瞬态实验和理论计算，系统地研究了钙钛矿太阳能电池中电荷和电场的相互作用，它们对电池中的电荷输运、复合、储存和电滞效应起着关键作用。研究发现，光照可以增加钙钛矿吸收体中的载流子浓度，从而增强电荷复合，导致高电场和自由载流子共存。同时，电池显示出与多晶硅太阳能电池类似的电荷存储和结机制，其中结电场决定电荷收集和分布。此外，研究还表明，由于离子（空位）迁移而产生的掺杂和缺陷的静电荷会显著影响电池内部的电场，从而影响电荷的收集和复合，这可能是引起人们广泛关注的磁滞现象的根源.
2016-04-11 cond-mat.mtrl-sci
Reduction of Trapping and Recombination in Upgraded Metallurgical Grade Silicon: Impact of Phosphorous Diffusion Gettering
升级冶金级（UMG）硅（Si）由于其低成本、低环境影响和低资本支出而引起了人们作为太阳能电池的替代材料的兴趣。已经报道了在从高纯度多晶硅获得的水平上的最大电池效率。然而，较高的缺陷密度和补偿掺杂特性导致基于UMG的电池效率在频率分布图中在更宽的范围内变化。在这份报告中，我们的特点mc-Si UMG样品具有不同的缺陷密度，将它们与单晶硅UMG和商业高性能mc-Si样品进行比较，分析载流子捕获的光电导（PC）衰减测量的影响，以及它的演变后，应用磷扩散吸杂（PDG）过程。当分析PC测量的衰减时间常数时，在mc-Si样品中发现慢（66.8 ± 14.3ms）和快（16.1 ± 3.5ms）陷阱，而在单UMG样品中没有发现陷阱的证据。在PDG过程之后，慢陷阱被有效地去除，而快陷阱仍然存在。位错团簇的影响和氧的可能作用，所揭示的傅立叶变换红外光谱（FTIR）进行了讨论。最后，由于PDG处理的少数载流子寿命的改善，报告了每种样品类型，在没有慢陷阱的mc-Si样品中达到高达140 us的值，
2021-10-21 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
The electronic structure of the silicon vacancy color center in diamond
金刚石中带负电荷的硅空位（SiV）色心最近被证明适合于明亮和稳定的单光子发射。然而，到目前为止，它的电子结构仍然难以捉摸。在这里，我们探索的电子结构，通过暴露单个SiV缺陷的磁场塞曼效应升降机的磁子能级的简并。在低应变参考样品中的单中心和SiV系综的类似响应证明了我们制造几乎完美的单SiV的能力，揭示了缺陷的电子性质的真实性质。我们使用群论方法模拟的电子态产生了很好的协议与实验观察。此外，该模型正确地预测了单SiV中心的极化测量，并解释了最近发现的SiV缺陷的自旋选择性激发。
2013-10-11 cond-mat.mtrl-sci
Characterization and optimization of high-efficiency crystalline silicon solar cells
本文针对高效单晶硅太阳能电池，提出基于吸收边附近外量子效率参数化的解析表征与优化理论，纳入激子Auger复合和空间电荷区复合，实现对电池厚度和掺杂水平的进一步优化并提升光电转换效率。
2024-09-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Characterization of the T center in $^{28}$Si
硅是两个独立的领先量子技术平台的宿主：集成硅光子学以及长寿命自旋量子比特。目前正在寻找理想的光子-自旋界面，能够将这两种方法混合到一个单一的硅平台中，提供大幅扩展的能力。已知许多硅缺陷具有自旋选择性光学跃迁，尽管已知这些缺陷中很少有处于高度期望的电信频带中，并且那些通常不与光强烈耦合。在这里，我们的特点的T中心在硅，一个高度稳定的硅缺陷，支持一个短暂的束缚激子，在重组后发出光的电信O-波段。首次研究了$^{28}$ Si中的T心，给出了零声子线的温度依赖性，报道了窄至33（2）MHz的系综零声子线宽，并阐明了束缚激子的激发态谱。磁光致发光，结合磁共振，被用来观察12个不同的取向子集的T中心，这是独立寻址由于束缚激子的空穴自旋的各向异性g因子。因此，T中心是硅的两个领先的量子技术平台的杂交的有希望的竞争者。
2020-06-15 cond-mat.mtrl-sci
Band edge discontinuities and carrier transport in c-Si/porous silicon heterojunctions
采用电化学阳极氧化法制备了纳米多孔硅（PS）发光层，并利用暗电流-电压（I-V）特性的温度依赖性对c-Si/PS异质结进行了表征。发现c-Si/PS异质结的反向偏置I-V特性表现为类似于肖特基结，其中载流子输运主要由PS侧形成的耗尽区中的载流子产生-复合决定。c-Si的费米能级被钉扎到界面处的缺陷能级，导致ln（I）与V^0.5成比例。在反向偏置条件下的势垒高度被示出为等于在导带边缘的带偏移。给出了c-Si/PS异质结的能带图。
2007-08-09 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
Optical lineshapes of the C-center in silicon from ab initio calculations: Interplay of localized modes and bulk phonons
本研究通过构建含数万个原子的超胞动力学矩阵的DFT方法，计算硅中CiOi缺陷的光学线形，揭示局域模与体声子的共同作用，验证了C线的缺陷归属且与实验吻合良好。
2024-10-30 cond-mat.mtrl-sci
Dislocation-induced structural and luminescence degradation in InAs quantum dot emitters on silicon
本文通过时间分辨阴极荧光等手段，系统揭示了硅基 InAs 量子点中位错对载流子寿命、发光均匀性及生长形貌的多重退化机制，为硅光子集成光源开发提供关键依据。
2023-01-09 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
Carrier Recombination and Generation Rates for Intravalley and Intervalley Phonon Scattering in Graphene
给出了石墨烯中谷内和谷间声子散射的电子-空穴产生率和复合率。在带中心（$Γ$点）附近的横向和纵向光学声子模（$E_{2g}$模）对谷内带间载流子散射有贡献。在区边缘（$K(K')$点），只有横向光学声子模式（$A'_{1}$ -模式）有助于显着的谷间带间散射的复合速率快于由于区中心声子。计算的复合时间范围从小于一皮秒到超过几百皮秒，是温度和电子和空穴密度的强函数。理论计算与实验测量的石墨烯中光激发载流子的复合率吻合得很好。
2009-01-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The Effect of Dipole Boron Centers on the Electroluminescence of Nanoscale Silicon p+-n Junctions
纳米级硅p（+）-n结具有非常高的硼浓度，5 10^21 cm-3，被发现表现出有趣的光学性质。近红外电致发光（EL）光谱中主要的发射带具有沿择优晶轴方向的高度线性偏振，这种线性偏振可以通过施加在p（+）-n结平面上的横向电压来控制。这种行为与EL强度的温度依赖性一起归因于自补偿偶极硼中心B（+）-B（-）的存在，其具有负相关能，这是使用ESR技术在重掺杂硼的纳米级硅p（+）-n结中识别的。提出了通过负U偶极硼中心控制纳米硅p（+）-n结光学性质的复合过程模型。
2013-08-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spectroscopic Signatures of Electron-Phonon Coupling in Silicon-Vacancy Centers in Diamond
金刚石中的空位中心已被证明是量子相干光电子应用的可行的固态平台。在众多的空位中心中，硅空位（SiV）中心作为一种不太受电子-声子相互作用影响的反转对称系统最近引起了人们的广泛关注。尽管如此，声子介导的过程仍然降低了SiV中心的相干特性，然而，由于其微弱的光谱特征，表征它们的电子-声子耦合是极具挑战性的，并且仍然是一个开放的实验问题。在本文中，我们从理论上研究了电子-声子耦合的签名在模拟的线性和非线性光谱的SiV中心。我们演示了如何即使是非常弱的电子-声子相互作用，如在SiV中心，可以完全通过非线性光谱技术的特点，甚至解决不同的精细结构之间的过渡。
2020-03-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Varying temperature and silicon content in nanodiamond growth: effects on silicon-vacancy centers
含有色心的纳米金刚石在量子信息处理、计量学和量子传感中开辟了许多应用。特别地，硅空位（SiV）中心由于其有益的光学性质而成为量子发射体的突出候选者。在这里，我们表征纳米金刚石生产的高压高温方法没有催化剂金属，专注于两个样品具有清晰的SiV签名。不同的生长温度和样品之间的初始化合物中硅的相对含量改变了它们的纳米金刚石尺寸分布和SiV中心的丰度。我们的研究结果表明，纳米金刚石的生长可以控制和优化不同的应用。
2017-10-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Neutral Silicon Vacancy Centers in Diamond via Photoactivated Itinerant Carriers
本文提出利用光激活 itinerant 载流子稳定金刚石中的中性硅空位中心，无需费米能级工程，实现高效稳定化并支持共振激发和磁共振检测，为按需生成量子缺陷开辟新途径。
2022-09-19 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Synthesis of thin silicon dioxide layers with high E' center densities and investigation of the E' center spin relaxation dynamics for single spin readout applications
已经探索了在具有非常高密度的硅悬挂键（所谓的E'中心）的晶体硅衬底上产生薄的非晶二氧化硅（aSiO 2）层的方法，并且通过将热氧化物层暴露于低压氩射频等离子体，已经证明了在整个60 nm厚的膜中[E']> 5 × 10^18 cm-3的体积密度。虽然产生的高E'心密度可以在300 ℃下完全退火，但它们在室温下相对稳定，半衰期约为一个月。在T = 5 K和T = 70 K之间对这些态的自旋弛豫时间的测量表明，相弛豫时间T2不强烈地依赖于温度，并且与较低E'密度的SiO_2膜相比，显著缩短。室温下的纵向弛豫时间T1 ~195（5）μ s与低密度SiO2相一致。相反，在T = 5 K时，T1 ~625（51）us比低E'密度的膜短得多。这些结果进行了讨论的上下文中的E'中心被用作探针自旋的自旋选择规则为基础的单自旋读出。
2013-09-30 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Cluster-configurational study of G-center in Silicon
Virginia Tech（弗吉尼亚理工大学）；Virginia Tech Center for Quantum Information Science and Engineering（弗吉尼亚理工学院量子信息与工程中心）；Virginia Tech National Security Institute（弗吉尼亚理工学院国家安全研究所）
研究硅中G中心的自旋和光学性质，采用多组态自洽场结合DFT优化几何结构，通过基于量子化学的方法得出与G中心零声子线等的良好一致性，并计算其理论自旋退相干时间。
2026-07-16 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Silicon heterojunction solar cells explored via noise spectroscopy: spatial selectivity and the influence of a-Si passivating layers
我们已经采用了最先进的互相关噪声光谱研究硅异质结太阳能电池中的载流子动力学，通过SENTARUS模拟相同的设备。这些电池由与i-a-Si：H钝化层和掺杂的a-Si：H电极层接触的光吸收n掺杂晶体硅层组成。该方法提供了两个数量级的提高灵敏度，并允许分辨率的三个额外的贡献，除了1/f噪声的噪声。我们观察到Fano因子接近1的散粒噪声。我们还观察到一个特殊的产生-复合项，它只在能量高于2 eV的光照射下出现，因此反映了a-Si：H层中的光吸收和载流子捕获。第二，低频产生-复合项在低于100 K的温度下被检测到。我们认为，这似乎是因为跨i-a-Si：H的载流子转移的过程发生通过一个中间缺陷的隧道限制高于约100 K和低于此温度下的热辅助过程。我们还讨论了噪声光谱的空间选择性，即该方法的趋势，以放大来自最电阻元件的细胞的噪声贡献。事实上，在我们的情况下，所有三个术语都与钝化i-a-Si：H层有关。
2020-08-19 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Indistinguishable photons from separated silicon-vacancy centers in diamond
我们证明了金刚石中的硅空位（SiV）中心可以有效地产生具有优异光谱特性的相干光子。我们证明了这些特性是由于SiV中心的反转对称性，并在HOM干涉实验中演示了从不同的发射体产生不可分辨的单光子，讨论了利用SiV中心实现高效量子网络节点的前景.
2014-07-01 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
Fluorescence and polarization spectroscopy of single silicon vacancy centers in heteroepitaxial nanodiamonds on iridium
介绍了一种先进的新材料系统，用于金刚石中单硅空位色心的产生和光谱分析。我们利用微波电浆化学气相沈积法来合成异质磊晶奈米钻石，其尺寸约为。横向尺寸为160 nm，厚度约为75纳米。这些定向的“纳米岛”将来自亚波长尺寸的纳米金刚石的增强的荧光提取与限定的晶体取向相结合。所研究的SiV中心在730-750 nm波长范围内显示窄的零声子线，低至0.7 nm。我们详细研究了单SiV中心的声子耦合和振动边带，揭示了显着的非均匀效应。偏振测量揭示了线偏振光的偏振发光和优先吸收。
2011-10-24 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Rippled area formed by surface plasmon polaritons upon femtosecond laser double-pulse irradiation of silicon: the role of carrier generation and relaxation processes
本文通过数值模拟研究飞秒双脉冲照射硅时载流子产生与弛豫对表面波纹形成的影响，定量解释了LSFL面积随脉冲延迟下降的两个时间常数。
2013-12-16 cond-mat.mtrl-sci physics.optics physics.plasm-ph
Identification of silicon vacancy-related electron paramagnetic resonance centers in 4H SiC
碳化硅（SiC）中的带负电荷的硅空位[V $_\text{Si}(-)$ ]是六方SiC中的顺磁性和光学活性缺陷。V型$_\text{Si}(-)$缺陷具有$S = 3/2$自旋，自旋相干时间长，即使在室温下也可以进行光学操纵。最近，除了与SiC的4 H多型体中的V $_\text{Si}(-)$缺陷相关的信号之外，还观察到电子自旋共振信号。相应的中心具有与V $_\text{Si}(-)$缺陷相似的性质，因此它们可能是量子技术应用的有希望的候选者。然而，新信号的确切来源尚不清楚。在本文中，我们报告V $_\text{Si}(-)$相关的对缺陷模型作为可能的候选人的未知中心。通过密度泛函理论（DFT）计算确定了相应的电子结构和磁光性质。我们提出了最近观察到的电子顺磁共振中心的模型，预测其在未来的实验中识别的光学信号。
2021-04-09 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Robust luminescence of the silicon-vacancy center in diamond at high temperatures
对离子注入金刚石单晶中硅空位色心的高温发光进行了研究。我们观察到降低的集成荧光温度升高时，归因于一个过渡通道的活化能为180毫电子伏，填充搁置状态。尽管如此，相对于室温，在500 K和700 K下，信号分别仅下降50%和75%。此外，色心在超过800 K的温度下具有高度的光稳定性。因此，即使在高温度下，这种色心的发光也非常稳健，并且它有望用于新型金刚石基发光器件。
2015-10-22 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Discovery of T center-like quantum defects in silicon
本研究通过高通量计算筛选硅中22,000余种带电复杂缺陷，发现一系列类T中心色心，具有电信波段发射、更高对称性及更优辐射寿命或发射效率潜力。
2024-05-08 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
L-band single-photon generation from a cavity-coupled silicon C-center
Università di Milano-Bicocca（米兰比可卡大学）；University of Maryland（马里兰大学）；Ulsan National Institute of Science and Technology（蔚山科学技术院）
本研究通过将硅C中心耦合至纳米光子晶体腔，实现了电信L波段单光子源，寿命缩短五倍，珀塞尔因子下界33，纯度0.23，奠定超低损耗量子应用基础。
2026-09-30 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Hidden Silicon-Vacancy Centers in Diamond
利用共线光学多维相干光谱技术对金刚石中的高密度负电荷硅空位（SiV $^-$）中心样品进行了表征。通过比较互补信号检测方案的结果，我们确定了一个隐藏的人口的\ce{SiV^-}中心，通常不观察到的光致发光，并表现出显着的光谱不均匀性和延长的电子$T_2$时间。这种现象可能是由应变引起的，表明了一种控制基于色心的量子器件中的电相干性的潜在机制。
2021-05-05 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph quant-ph
Electrical excitation of silicon-vacancy centers in single crystal diamond
研究了金刚石单晶中带负电荷的硅空位（SiV）中心的电驱动发光。使用离子注入到p-i-n单晶金刚石二极管的本征（i）区域中来产生SiV中心。电致发光和光致发光信号都表现出归因于（SiV）-中心的典型发射。在正向和反向偏置PL测量下，没有观察到来自中性（SiV）0缺陷的信号。电驱动（SiV）发射的实现是有希望的可扩展的纳米光子器件采用单晶金刚石中的色心。
2015-03-16 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
