Unveiling defect motifs in amorphous GeSe using machine learning interatomic potentials
本研究利用机器学习原子间势模拟非晶GeSe，识别出两种缺陷构型并关联其电子能级，为OTS现象提供理论解释。
2025-06-19 cond-mat.mtrl-sci
Two-dimensional defects in amorphous materials
我们提出了一个新的定义的缺陷，这是基于黎曼制定的不相容弹性。缺陷被视为材料的参考度量场$\bar{\mathfrak{g}}$与欧几里得度量的局部偏差。这个定义允许在非晶材料的缺陷的描述和制定的弹性问题，使用一个单一的领域，$\bar{\mathfrak{g}}$。我们提供了一个多极扩展的参考指标，代表了一个大家庭的二维（2D）局部缺陷。偶极子，这对应于刃位错的情况下进行了研究分析，实验和数值。四极项，这是研究分析，以及更高的多极曲率进行局部变形。这些多极是很好的候选人的基本应变承载实体的塑性理论的非晶材料和连续建模最近开发的超材料。
2014-09-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Analysis of single and composite structural defects in pure amorphous silicon: a first-principles study
采用基于密度泛函理论（DFT）的第一性原理计算，对非晶硅（$a$ -Si）的结构和电子性质进行了研究.通过Car-Parrinello分子动力学（CPMD）模拟晶体硅模型的熔化和淬火，我们生成了几种不同的$a$ -Si样品，其中包含三重（$T_3$）、五重（$T_5$）和反常四重（$T_{4a}$）缺陷。利用这些样品，我们阐明了$a$ -Si的无序结构对其态密度特性的影响。随后，我们研究所获得的样品中发现的缺陷复合物的性质，包括一个，包括三个$T_5$缺陷，我们显示的缺陷复合物是能量稳定的条件。最后，我们研究了$a$ -Si中$T_5$缺陷的氢钝化过程，并表明$T_5$的氢化是一个放热反应，计算出H $_2$分子钝化两个$T_5$位置的活化能为1.05 eV.
2017-05-25 cond-mat.mtrl-sci
Machine learning Hamiltonian enables scalable and accurate defect calculations: The case of oxygen vacancies in amorphous SiO$_2$
Fudan University（复旦大学）；Key Laboratory of Computational Physical Sciences (MOE), Fudan University（复旦大学计算物理科学教育部重点实验室）；Department of Physics, Fudan University（复旦大学物理系）；College of Integrated Circuits and Micro-Nano Electronics, Fudan University（复旦大学集成电路与微纳电子学院）
本文提出基于机器学习哈密顿量的计算方法，用于高效计算缺陷超晶胞的总能量和原子力，通过非晶SiO₂中氧空位的案例，展示该方法在避免系统误差和提高预测准确性方面的优势。
2026-04-08 cond-mat.mtrl-sci
Stone-Wales Defects Preserve Hyperuniformity in Amorphous Two-Dimensional Materials
结晶二维（2D）材料，如石墨烯，具有独特的物理性质，在其本体形式，使许多新的设备应用。然而，很少有人知道他们的非晶对应物，这可以通过引入斯通-威尔士（SW）的拓扑缺陷，通过质子辐射。在这里，我们提供了强有力的数值证据表明，SW缺陷保持超均匀性的六边形2D材料，最近发现的一种新的物质状态，其特征在于消失的归一化无限波长的密度波动，这意味着这些材料的所有非晶态是超均匀的。具体地说，这些材料的静态结构因子S（k）具有小波数k的标度S（k）~ k^α，其中1<=α（p）<=2随着SW缺陷浓度p的增加而单调减小，表明在p ~= 0.12处由SW缺陷饱和引起的从I型超均匀性到II型超均匀性的转变。这种超均匀性转变标志着从扰动晶格结构到真正的非晶结构的结构转变，并且是SW缺陷之间强相关性的开始以及与不同超均匀性类别相关联的不同电子输运机制之间的转变的基础。
2020-06-06 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
A new type of charged defect in amorphous chalcogenides
我们报告了一系列无定形硫化砷模型的密度泛函紧束缚（DFTB）模拟。除了先前提出的存在于硫系玻璃中的带电配位缺陷外，在几种模型中发现了一种新的缺陷对，[As 4]--[S3]+，其由在跷跷板构型中的四重配位砷位点和在平面三角构型中的三重配位硫位点组成。在HOMO-至-LUMO电子激发下，化合价交替对S3+-S1-转化为[As 4]--[S3]+对。这种结构转变伴随着HOMO-LUMO带隙尺寸的减小，这表明这种转变可能有助于这些材料中的光暗化。
2004-09-17 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
First principles molecular dynamics study of amorphous Si\sub{1-x}Ge\sub{x}:H alloys
利用第一性原理局域基分子动力学模拟研究了非晶Si \sub{1-x} Ge \sub{x}：H合金的结构、动力学和电子学性质。分析了非晶网络的拓扑结构和缺陷。结构变化和缺陷数量的增加已被发现作为Ge原子百分比从x=0.1增加到x=0.5。随着Ge浓度的增加，电子态密度呈现出带隙减小、带隙中缺陷态和带尾缺陷态增加的趋势。态密度带尾的研究显示出指数（Urbach）行为。的迁移率间隙估计作为Ge浓度的函数。
2006-07-03 cond-mat.mtrl-sci
Deformation in amorphous-crystalline nanolaminates -- an effective-temperature theory and interaction between defects
实验和原子尺度的模拟表明，在变形的非晶-结晶纳米层压材料的塑性载体的传输介导的非晶和结晶层之间的双相界面。在本文中，我们提出了一个微观力学模型，这些双相纳米叠层，通过非晶-结晶界面（ACI）描述缺陷的相互作用。该模型是基于一个有效的温度框架，以实现一个统一的描述的缓慢，组态原子重排时，在这两个阶段被赶出平衡。我们展示了热力学第二定律如何约束缺陷的密度和构型重排的速率，并将此框架应用于结晶固体中的位错和非晶材料中的剪切转变区（STZ）。的有效温度配方使我们能够解释所观察到的运动的位错ACI和生产STZ在界面上的配置无序的材料作为一个“扩散”。我们证明了与（Kim等人，高级功能材料：2011），并证明ACI如何作为位错的汇和STZ的来源。
2016-12-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
From Point Defects in Graphene to Two-Dimensional Amorphous Carbon
虽然在过去的几年中，晶体二维材料已经成为实验现实，但以前没有报道过非晶二维材料。在这里，使用电子辐照，我们创建一个sp2杂化的一个原子厚的平面碳膜与随机排列的多边形，包括四元碳环。我们展示了如何通过成核和生长的低能量多空位结构的旋转六边形和其他多边形的转变发生一步一步。我们的观察，以及第一性原理计算，提供了新的见解，碳的键合行为和石墨烯中的缺陷的动力学。所产生的域具有带隙，这可能为工程石墨烯基电子器件开辟新的可能性。
2011-02-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Enlightening the atomistic mechanisms driving self-diffusion of amorphous Si during annealing
我们用紧束缚分子动力学模拟分析了退火过程中非晶硅自扩散的原子重排。采用两种不同结构特征的非晶样品分析了配位缺陷的影响。我们已经确定了几种类型的原子重排机制，我们已经获得了约1 eV的有效迁移能量。我们发现这两种类型的样品的迁移能相似，但较高的扩散系数在一个具有较高的初始配位缺陷的百分比。
2010-12-30 cond-mat.mtrl-sci
Kinetics of Amorphous Defect Phases Measured Through Ultrafast Nanocalorimetry
本研究利用超快纳米量热法探究四种铝基纳米晶合金中晶界约束非晶缺陷相的动力学，测定了Al-Ni体系的临界冷却速率，验证其高温下微观结构的稳定性，为先进材料设计提供依据。
2025-06-13 cond-mat.mtrl-sci
Atomic and electronic structures of a vacancy in amorphous silicon
局部地，在良好退火的非晶硅中的原子结构看起来类似于晶体硅。我们在这里解决的问题是否点缺陷，特别是空位，在非晶硅也类似于晶体。从密度泛函理论计算大量的几乎无缺陷的配置，放松后，原子已被删除，我们得出的结论是，几乎没有相似之处。该分析是基于形成能，弛豫能，键长，键角，Voronoporous体积，配位，原子电荷和电子间隙状态。所有这些量在非晶硅中跨越一个大的和连续的范围，而原子的去除导致形成一到两个键缺陷和局部原子密度的降低，键合网络的弛豫是非常有效的，并且空位的签名通常不同于晶体中的空位。
2019-12-19 cond-mat.mtrl-sci
Atomistic simulation of nearly defect-free models of amorphous silicon: An information-based approach
我们提出了一种基于信息的总能量优化方法来产生几乎无缺陷的非晶硅结构模型。利用无序四面体网络的几何、结构和拓扑信息，我们已经证明，生成非晶硅的结构构型是可能的，这优于从传统的反向Monte Carlo和分子动力学模拟获得的模型。这里提出的新的数据驱动的混合方法是能够产生原子模型的结构和电子特性，这是与那些从修改后的Wooten-Winer-Weaire（WWW）模型的非晶硅。结构，电子和热力学性质的混合模型进行比较，从使用机器智能为基础的潜力和有效的经典分子动力学模拟，在最近的文献中报道的最佳动力学模型。我们已经表明，与WWW模型，我们的混合模型代表了迄今为止最好的结构模型之一，结合实验衍射数据和一些结构约束的总能量为基础的蒙特卡罗方法。
2019-01-24 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Microscopic origin of shear bands in 2D amorphous solids from topological defects
本研究通过二维模拟证实，非晶固体中的剪切带源于拓扑缺陷链，该缺陷链在弹性区已存在，并受远处偶极子湮灭远程激活而形成流动带，机制类似超流体中的类孤子稀疏脉冲。
2025-07-17 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Photochemical generation of E' centre from Si-H in amorphous SiO2 under pulsed ultraviolet laser radiation
用原位光吸收光谱研究了4.7eV脉冲激光辐照下Si-H基团光致断裂在非晶SiO_2中产生E'心的过程。从激光强度的缺陷产生率的依赖性是一致的双光子机制的Si-H断裂，而生长和饱和的缺陷的条件是由它们的并发退火由于与移动的氢从相同的前体产生的反应。提出了一个速率方程来模拟缺陷的动力学，并在实验数据上进行了测试。
2007-03-02 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Normal modes, and acoustic properties, of an elastic solid with line defects
描述了具有随机分布的线缺陷的连续固体的简正模，这些线缺陷的行为类似于弹性弦。这些弦与体中的弹性波相互作用，产生波的色散和衰减。如在非晶材料中，作为频率$ω$的函数的衰减对于低频表现为$ω^4$，并且随着频率增加，交叉到$ω^2$，然后在$ω$中变为线性。色散在频率上衰减为四次和二次的频率范围内为负。明确的公式提供了这些属性的弦态密度。{因此，连续介质力学既可以应用于晶体材料，也可以应用于类似长度尺度的非晶体材料。}讨论了将该模型与非晶材料的微结构联系起来的可能性。
2014-09-23 cond-mat.mtrl-sci
A Defect-Free Model of Amorphous Silicon with Pristine Electronic Structure
University of Oxford（牛津大学）；Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）；Ohio University（俄亥俄大学）
通过机器学习分子动力学模拟生成无缺陷非晶硅模型，结合杂化密度泛函理论计算，准确再现实验电子带隙，并与WWW方法及其他模型对比，为带尾态、光学性质和输运研究提供平台。
2026-06-19 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Intrinsic Defects in Amorphous Optical Coatings of TiO$_2$-doped GeO$_2$ for Gravitational-wave Detectors
Kennesaw State University（肯尼索州立大学）；Sungkyunkwan University（成均馆大学）；Stanford University（斯坦福大学）；Colorado State University（科罗拉多州立大学）；Ohio University（俄亥俄大学）；California Institute of Technology（加州理工学院）
本研究针对TiO₂掺杂GeO₂非晶光学涂层的残余吸收问题，通过模拟与测量确定富Ti缺氧环境为缺陷来源，提出可通过控制氧化学计量比缓解该问题。
2026-08-18 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio model of amorphous zinc oxide (a-ZnO) and a-X_0.375 Z_0.625 O (X=Al, Ga and In)
采用密度泛函理论（DFT）方法研究了非晶氧化锌（a-ZnO）的结构和电子结构。模型采用“熔融淬火”法制备。这些模型是化学有序的，但存在一些配位缺陷。研究了三价掺杂对a-ZnO结构和电子性质的影响。用“熔体淬冷”法制备了a-X_（0.375）Z_（0.625）O（X=Al，Ga，In）模型。三价掺杂剂减少了四倍的Zn和O，从而在网络中引入了一些配位缺陷。掺杂剂更倾向于与O原子成键。详细讨论了网络拓扑结构。掺杂剂通过在维持导带边缘的扩展性质的同时产生最小缺陷态来减小EDOS中的带隙。
2016-10-01 cond-mat.mtrl-sci
Electrical properties of Bi-implanted amorphous chalcogenide films
研究了Bi离子注入对非晶硫系薄膜的电导率和热电势的影响。Bi在Ge-Sb-Te和GeTe中的结合导致增强的导电性。负的塞贝克系数证实了在2x 1016 cm-2的剂量下注入Bi的GeTe中的电子导电性的开始。增强的导电性是伴随着缺陷的积累，在膜注入后，通过使用空间电荷限制电流的分析推断。结果表明，离子注入可以使孤对半导体中的配位缺陷失活，而铋离子注入所产生的电活性缺陷则使薄膜具有更高的电导率。
2014-12-09 cond-mat.mtrl-sci
Comparative Computational Study of the Energetics of Li, Na, and Mg Storage in Amorphous and Crystalline Silicon
为了评估非晶Si（a-Si）作为Li、Na和Mg离子电池的阳极的潜力，从第一性原理计算a-Si中的Li、Na和Mg原子的能量，并将其与晶体Si（c-Si）中的能量进行比较。结果表明，Si非晶化提高了阳极的平均电压，减小了金属原子插入时阳极的体积膨胀。计算的形成能量的Li，Na和Mg的缺陷在a-Si和c-Si的分析表明，能量的单原子进入a-Si的是更有利的。例如，a-Si中的Li、Na和Mg缺陷的缺陷形成能与c-Si中的缺陷形成能相比分别低0.71、1.72和1.82 eV。此外，在a-Si中的Li、Na和Mg缺陷（相对于真空参考态）的缺陷形成能与金属内聚能相当，因此通过适当控制充电过程，金属原子的插入是可能的。这与c-Si相反，其中Na和Mg原子的存储由于Na和Mg插入c-Si的高能量成本而受到限制。
2014-01-30 cond-mat.mtrl-sci
The origin of negative charging in amorphous Al$_2$O$_3$ films: The role of native defects
通过各种沉积技术生长的无定形氧化铝Al $_2$ O $_3$（a-Al $_2$ O $_3$）层含有显著密度的负电荷。尽管有一些实验和理论研究，这些电荷的起源仍然不清楚。我们报告了广泛的密度泛函理论（DFT）计算结果的原生缺陷- O和Al空位和晶体，以及H间隙中心-在两个结晶$α$ -Al $_2$ O $_3$和α-Al $_2$ O $_3$在不同的电荷状态。结果表明，a-Al $_2$ O $_3$薄膜的充电过程和负电荷陷阱的能量分布都与薄膜的电荷分布有关[M. B. Zahid等人，IEEE Trans. Electron Devices 57，2907（2010）]可以理解为假设所制备的样品中带负电荷的O $_{\textrm{i}}$和V $_{\textrm{Al}}$缺陷几乎被带正电荷的H $_{\textrm{i}}$、V $_{\textrm{O}}$和Al $_{\textrm{i}}$缺陷补偿。电子注入后，带隙中Al $_{\textrm{i}}$、V $_{\textrm{O}}$或H $_{\textrm{i}}$的状态被电子占据，样品带负电。从这些态到氧化物导带的光学激发能与穷举光电子减布居谱（EPDS）测量结果一致[M. B. Zahid等人，IEEE Trans. Electron Devices 57，2907（2010）]。对a-Al $_…
2019-03-04 cond-mat.mtrl-sci
Slow relaxation of conductance of amorphous hopping insulators
我们讨论了跳跃绝缘体电导的记忆效应，由于缓慢重排的结构缺陷，导致接近电子跳跃态的极化子的形成。门电压的突然变化和跳跃位点的化学势变化群体的相应位移，然后由于结构缺陷的重排而缓慢松弛。结果，跳跃态的密度变得依赖于与结构缺陷的重排相关的尺度，从而导致过度的时间依赖性导电性。
2008-05-10 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Instability of Amorphous Oxide Semiconductors via Carrier-Mediated Structural Transition between Disorder and Peroxide State
在非晶氧化物半导体中，占据价带尾态的受激空穴诱导形成亚稳态O $_2^{2-}$过氧化物缺陷。价带尾态至少部分由O-O ppσ* 分子轨道表征，局域空穴介导的晶格不稳定性导致过氧化物缺陷的形成。随着O-O键的形成，ppσ* 态被提升到导带，两个电子相应地被掺杂到电子基态。从O $_2^{2-}$过氧化态到正常无序态的能垒在混合密度泛函理论中被发现是0.97 eV。空穴介导的形成的亚稳定的过氧化物缺陷和它们的亚稳定性被认为是在非晶氧化物半导体中的负偏压和/或光照应力不稳定性的起源。
2011-12-21 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Hedgehog topological defects in 3D amorphous solids
本文提出用刺猬拓扑缺陷表征三维玻璃塑性并预测软点位置，通过模拟Kremer-Grest聚合物玻璃发现双曲几何形态的刺猬缺陷与塑性相关，为三维非晶系统的塑性拓扑表征提供了具体实现。
2025-03-11 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Systematic Study of Electron Localization in an Amorphous Semiconductor
我们研究了非晶硅带隙态和带尾态的电子结构。从两个缺陷浓度接近实验的216原子非晶硅模型出发，利用第一性原理密度泛函程序Siesta系统地研究了电子局域化与基组、密度泛函和自旋极化的关系.我们简要地比较了三种不同的计划，表征本地化：信息熵，逆参与比和空间方差。我们的结果表明，为了在自洽密度泛函理论中精确地描述缺陷结构，一个丰富的基组是必要的。我们的研究表明，与缺陷态相关的波函数的局域化随着基组的增大而减小，并且相对于LDA，GGA的局域化有所增强。通过LSDA计算得到的自旋局域化结果，在合理的协议与实验和与以前的LSDA计算a-Si：H模型。
2003-12-12 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Mechanical versus thermodynamical melting in pressure-induced amorphization: the role of defects
我们数值研究了一个原子模型，该模型在减压时表现出一步晶体到非晶的转变。非晶相无法与从熔体中淬火获得的非晶相区分开来。对于一个完全结晶的起始样品，转变发生在剪切声子模式不稳定的压力下，并触发级联过程导致非晶态。当存在缺陷时，成核势垒大大降低，并且转变发生在非常接近熔点线外推到低温的位置。在这最后一种情况下，转变不是由任何声子模的软化所预期的。我们的观察调和了文献中关于压力非晶化的潜在机制的不同主张。
2003-10-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Topological characterization of rearrangements in amorphous solids
本文通过将液晶拓扑缺陷概念应用于振动本征模分析，把非晶固体中的-1拓扑缺陷与Eshelby夹杂位移场关联，并利用缺陷周围的局部位移场提取取向和特征应变大小，从而表征局部结构重排引起的塑性应力松弛，且全局与局部位移场拟合均能合理估计MD应力降。
2024-01-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Simulating alternating bias assisted annealing of amorphous oxide tunnel junctions
University of Connecticut（康涅狄格大学）；KTH Royal Institute of Technology（瑞典皇家理工学院）；Stockholm University（斯德哥尔摩大学）
本研究通过结合从头计算分子动力学和机器学习势能，复现并揭示了ABAA对非晶氧化物隧道屏障能量景观的影响，以减少缺陷并提升量子比特性能。
2025-12-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Role of hydrogen on the generation and decay of point defects in amorphous silica exposed to UV laser radiation
本实验博士工作涉及紫外激光照射非晶二氧化硅（二氧化硅）引起的点缺陷的产生和转化过程。研究依赖于几种光谱技术用于探测紫外激光对材料的微观损伤。然而，最具创新性的方法是原位测量与激光诱导点缺陷相关的吸收信号。这种技术产生新的信息的动力学缺陷的过程中，无法访问以前的作品仅基于静态测量的激光引起的损伤。结果表明，SiO_2在4.7eV激光辐照下的主要损伤机制是Si-H键的光解产生E ′中心（硅悬空键缺陷）。这一过程是通过激光的双光子吸收发生的，产生的E'心在很宽的温度范围内是不稳定的：事实上，Si-H的断裂产生了氢原子H和E'，因此，H原子二聚成H_2，H_2在玻璃中扩散，并与E'心反应，引起E'心的衰变。通过考虑激光诱导Si-H断裂和E'与H_2的同时反应之间的竞争，定量地模拟了激光诱导E'心的产生和衰减动力学。后者的反应进行了详细研究，在几个温度下：它的一些功能被发现受到无序的玻璃基质;此外，它的动力学被发现是激活限制，而不是扩散限制，相反，通常发现的扩散物种与点缺陷的反应。
2007-03-05 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Topological Defects in Amorphous Solids
Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）；Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）；University of Montpellier and CNRS（蒙彼利埃大学与法国国家科学研究中心）；Chengdu University of Technology（成都理工大学）
研究非晶固体中拓扑缺陷的识别与应用，探讨其在机械响应和复杂时空动力学中的基础框架。
2026-09-22 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The Origin of Sound Damping in Amorphous Solids: Defects and Beyond
本研究探究非晶固体声阻尼起源，发现缺陷贡献与缺陷无关背景贡献并存，提出理解玻璃声衰减需同时考虑两者，为声阻尼研究提供新范式。
2025-04-22 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Experimental investigation on the microscopic structure of intrinsic paramagnetic point defects in amorphous silicon dioxide
在目前的PhD论文中，我们报告的γ-和β-射线照射和随后的热处理对许多类型的a-SiO2材料，不同的生产方法，OH-和Al-含量，和氧不足的影响的实验研究。我们的主要目标是获得进一步的微观结构的E '_gamma，E'_delta，E '_alpha和三重态顺磁中心，这是最重要的和研究类的辐射诱导的本征点缺陷在a-SiO2。为了实现这一目标，我们首先使用EPR光谱。特别地，我们的工作集中在缺陷中所涉及的未成对电子波函数的性质上，并且这方面主要通过研究源自未成对电子与29 Si磁性核（核自旋I=1/2，天然丰度4.7%）相互作用的EPR信号来研究。此外，在某些感兴趣的情况下，还进行OA测量，目的是进一步表征缺陷的电子特性。此外，由于其相关的电子应用，电荷状态的缺陷进行调查，通过查看负责的过程中产生的缺陷的兴趣。一旦获得这些信息，可以作为缺陷形成的前体的可能的位置被推断，最终目的是在未来获得更耐辐射的a-SiO2材料，其中与点缺陷相关的有害影响被显著降低。
2007-11-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Plasticity in amorphous solids is mediated by topological defects in the displacement field
非晶态固体在外加应力或变形下塑性屈服的微观机制尽管近年来有大量的研究活动，但仍然是难以捉摸的。大多数方法都试图识别未变形玻璃中可能引发塑性不稳定性的原子尺度结构“缺陷”或时空相关性。与此相反，在这里，我们表明，与塑性不稳定性相关的拓扑缺陷可以识别，而不是在静态结构的玻璃，而是在非仿射位移场变形。这些位错拓扑缺陷（DTDs）可以定量表征的Burgers电路（和由此产生的Burgers矢量），这是构建在微观非仿射位移场。我们证明了（i）DTDs是由于违反Cauchy-Born规则而导致的玻璃变形不相容的表现（ii）由此产生的平均Burgers矢量显示对应于主要塑性事件的峰，包括屈服转变处的壮观的非局部峰，这是由于反平行DTDs之间的吸引力相互作用而导致的自组织成剪切带;（iii）施密德定律的应用DTDs导致预测剪切带在45度的单轴变形，广泛观察到的实验和模拟。
2021-07-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Electronic Conductivity in Metal-Graphene Composites: The Role of Disordered Carbon Structures, Defects, and Impurities
本文利用从头算方法研究铝-碳复合材料中非晶石墨烯界面的电子输运，发现氮杂质影响导电性，并通过空间投影揭示传导机制。
2023-11-29 cond-mat.mtrl-sci
Site-projected Thermal Conductivity: Application to defects, interfaces, and homogeneously disordered materials
提出位点投影热导率（SPTC）方法，基于Green-Kubo方程定量评估原子尺度热输运贡献，并在非晶石墨烯、非晶硅及硅锗合金晶界中验证其有效性，发现非晶石墨烯热输运的逾渗行为。
2024-11-21 cond-mat.mtrl-sci
Rate theory modeling a vacancy mediated intra-granular fission gas bubbles growth in amorphous $U_3Si_2$
对辐照非晶$U_3Si_2$中气泡行为的模型进行了推广，考虑了点缺陷和气体原子汇对位错环生长的影响。揭示了气泡尺寸分布函数的普遍性和气泡尺寸增长的标度律。温度依赖性的主要量控制气泡生长进行了讨论。详细研究了晶粒内气泡和位错环的局部分布，以说明晶界附近气泡尺寸的变化并估计局部膨胀。获得的数据进行了比较与实验和数值研究。
2021-12-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Mechanical loss in amorphous solids: spatial correlations, interacting transitions, and annealed thermodynamic pathways
University of British Columbia（不列颠哥伦比亚大学）
研究非晶态固体机械损耗，通过分子模拟发现其跃迁具空间相关性和强相互作用，传统两能级系统叠加描述不适用，结合退火研究与主导弛豫路径分析，揭示降低室温机械损耗新机制。
2026-07-21 cond-mat.mtrl-sci
Amorphous silicon under mechanical shear deformations: shear velocity and temperature effects
在某些情况下，机械剪切变形导致与离子辐照产生的效应类似的效应。在这里，我们描述了剪切速度和温度对非晶硅（\aSi）的影响，使用经典的分子动力学模拟的基础上经验的环境依赖原子间势（EDIP）建模。随着在低温下的剪切速度的增加，我们发现一个系统的增加，导致结构缺陷（5倍协调原子）的快速出现的内部应变。外部施加的应变的影响几乎可以通过提高温度来完全补偿，从而使系统能够更快地响应变形。特别是，我们发现相反的幂律关系的温度和剪切速度和变形能。缺陷的空间分布也被发现强烈地依赖于温度和应变速度。对于低温或高剪切速度，缺陷集中在靠近单元中心的几个原子层中，而随着温度的升高或剪切速度的降低，它们缓慢地在整个模拟单元中扩散。这种复杂的行为可能与能源景观的结构和连续的能源障碍分布的存在有关。
2011-02-15 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
Disordered Hyperuniform Quasi-1D Materials
碳纳米管是准一维体系，具有优异的传输、机械、光学和化学性质。在这项工作中，我们推广的概念，无序超均匀性，最近发现的奇异状态的物质与隐藏的长程序，准一维材料。作为一个概念的证明，我们然后应用广义框架来量化的密度波动无定形碳纳米管含有随机分布的斯通-威尔士缺陷。我们证明了所有这些无定形纳米管都是超均匀的，即，无论纳米管的直径、轧制轴、轧制片的数量和缺陷分数如何，这些系统的无限波长密度波动都被完全抑制。我们发现，这些无定形纳米管是积极的比周期性分布的斯通-威尔士缺陷的纳米管更稳定。此外，某些无半导体缺陷的碳纳米管由于随机引入足够大量的缺陷而变成金属。无定形纳米管的结构研究加强了我们对这些系统的基本理解，并提出了可能的奇异物理性质，因为它们的无序超均匀性。我们的研究结果也揭示了降维对材料超均匀性的影响。
2022-08-21 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Laser-Synthesized Amorphous PdSe$_{\mathrm{2-x}}$ Nanoparticles: A Defect-Rich Platform for High-Efficiency SERS, Photocatalysis, and Photothermal Conversion
本研究采用飞秒激光液相烧蚀一步法将晶态PdSe₂转化为富缺陷的非晶态PdSe₂₋ₓ纳米颗粒，实现了SERS、光催化和光热性能的显著提升，为缺陷工程化TMDCs提供了高效制备途径。
2025-07-29 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Amorphous indium phosphide from first principles
我们报告详细和广泛的第一性原理分子动力学（MD）模拟的结构和电子性质的非晶磷化铟从液体中快速淬火。该材料的结构被发现是强烈有序的化学，即使有大量的配位缺陷，尽管存在奇数元环。因此，我们发现在系统中存在约8%的“错误键”;这些错误键是由于配位缺陷的存在，而不是如已经证实的那样，是由于局部成分波动。事实上，发现该系统是过协调的，这可能是观察到的a-InP的密度高于c-InP的原因。我们还研究了压力非晶化InP的可能性。我们的计算表明，压缩的锌晶体转变成非晶相的成本是如此之大，它是非常不可能发生的。
1997-05-21 cond-mat.mtrl-sci
Photoluminescence in amorphous MgSiO_3 silicate
非晶MgSiO_3样品在升温至晶化温度的过程中，其光致发光活性上升，在~ 450 ℃达到峰值。光致发光谱在595 nm处有一个主峰，在624 nm处有一个较弱的峰。我们目前的实验室数据表明，在光致发光活动的最大值是有关的大量结构重排，发生在一个相对较窄的温度范围内。我们归因于非桥接氧空穴中心缺陷的光致发光的起源，形成周围的有序纳米尺寸的域结构作为一个结果的四面体连接的无序域间网络的解体，辅助键合OH的损失。这些缺陷随着结晶的进展而被去除，导致光致发光的减少和最终损失。因此，热处理的氢化无定形硅酸盐颗粒可以代表扩展红光发射的潜在载体。
2013-07-02 astro-ph.SR 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
Preferred corrosion pathways for oxygen in Al2Ca-twin boundaries and dislocations
随着对氧沿剩余晶体缺陷扩散的持续讨论，由于其快速且钝化的氧化物形成，很难研究含Al金属间化合物材料中的这种现象。我们在这里报告的观察增强沿晶体缺陷，即位错和孪晶界，在C15 Al 2 Ca Laves相和氧的存在下如何诱导这些缺陷的结构变化。三个主要阶段进行了鉴定和结构特征的像差校正，原子分辨率扫描透射电子显微镜，分析能量色散X射线光谱和电子能量损失谱。与C15体相不同，孪晶界和位错转变为几个纳米宽的非晶相，其贫Al和Ca但高度富集氧。位错甚至表现出非晶相与简单的富Al的Al fcc相共存。该A1相仅消耗Ca，而不消耗Al（Al保持体浓度），并且还富含氧。富Al的A1相与C15基体共格。电子能量损失谱显示非晶相为Al2O3.因此，我们表明，作为第一个研究之一，沿晶体缺陷，特别是也在孪晶界的氧扩散，可以诱导沿自身形成的非晶氧化物。当材料在高温下塑性形变过程中暴露于空气中时，必须考虑应变缺陷处氧致转变的识别。
2022-08-09 cond-mat.mtrl-sci
Quantification of the bond-angle dispersion by Raman spectroscopy and the strain energy of amorphous silicon
本文对非晶硅中键角色散与横向光学喇曼峰宽度之间的理论关系进行了深入的分析。结果表明，它们之间的差异大大减少时，这些幅度的统一定义。这种减少的分散在预测值的键角分散与广泛的协议，其稀缺的直接测定，然后用于分析部分放松纯a-Si的应变能。它的结论是，缺陷湮没没有明显的结构弛豫过程中减少a-Si的能量。相反，它可以占结晶能的一半，在无缺陷的a-Si中可以低至7 kJ/mol。
2008-09-08 cond-mat.mtrl-sci
Exploring the configurational space of amorphous graphene with machine-learned atomic energies
本文提出用机器学习原子能量和最近邻环境定义 Monte-Carlo 键切换接受准则，以构建并探索非晶石墨烯构型，证明其可引导结构搜索并关联短中程有序。
2022-07-19 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Long-range fluctuations of random potential landscape as a mechanism of 1/f noise in hydrogenated amorphous silicon
我们描述了一种机制，它将由带电缺陷引起的长程电位波动与低频电阻噪声（广泛称为1/f噪声）联系起来。这种机制是服从第一原理的噪声频谱，其中包括绝对噪声强度的微观计算。我们对氢化非晶硅（a-Si：H）薄膜在电流垂直于膜面流动的条件下进行了这样的计算，发现理论噪声强度与测量噪声强度之间有很好的一致性。所描述的机制是相当普遍的。它应该存在于一个广泛的系统类别包含不良屏蔽带电缺陷。
2007-07-27 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Influence of hydrogen radicals treatment on layers and solar cells made of solution-processed amorphous silicon
溶液法非晶硅是一种很有前途的半导体器件材料。不幸的是，它的制造在层中留下了高密度的缺陷，这可以通过用氢自由基处理来减少。在这里，我们提出了一个优化的氢处理，这是用于最佳性能的太阳能电池制成的溶液处理非晶硅。我们研究的数量和性质的氢结合使用红外吸收和氢渗出。氢处理不仅显著增加氢含量，而且还增大了已知对电子性质有利的键合构型中的氢的分数，尽管仅接近表面。使用电子自旋共振和光热偏转光谱，我们证实了减少的缺陷密度。在电学性质方面，光电导率和暗电导率的比率增加了近二十年。这导致使用该材料作为吸收层的太阳能电池器件的性能大大增强。特别是，效率跃升了三倍。
2019-08-18 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
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
Unifying description of the vibrational anomalies of amorphous materials
固体的振动态密度$D(ω)$控制着它们的热性质和输运性质。在晶体中，低频模式是根据德拜定律$D(ω) \propto ω^2$在频率上分布的扩展声子。在非晶态固体中，声子被阻尼，并且在低频下$D(ω)$包括超过德拜预测的扩展模式，导致在$ω_{\rm bp}$处的$D(ω)/ω^2$中的所谓玻色子峰和准定域（QLM）峰。在这里，我们表明，玻色子峰和声子衰减的瑞利散射制度的相关性，建议相关波动弹性理论（corr-FET），和非晶材料可以被描述为均匀的各向同性弹性介质中断的QLM作为弹性异质性。我们的数值结果解决了将非晶态固体的振动异常归因于弹性无序和局域缺陷的理论方法之间的矛盾。
2021-06-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Coexistence of tetrahedral and octahedral-like sites in amorphous phase change materials
硫属化物合金是用于光学记录和非易失性存储器的感兴趣的材料。我们进行从头算分子动力学模拟，旨在遮光到非晶Ge2Sb2Te5（GST），在这一类的原型材料的结构。第一性原理模拟表明，从液相淬火得到的非晶GST显示两种类型的短程有序。三分之一的Ge原子处于四面体环境中，而剩余的Ge、Sb和Te原子显示出有缺陷的八面体环境，使人想起立方晶体GST。
2008-04-01 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
