Bistable carbon-vacancy defects in $h$-BN
六方氮化硼的单光子发射体是近年来研究的热点。尽管发射体的明确识别仍在紧张的研究中，但碳相关缺陷被认为对产生$1.6$至$2.2$ ~eV范围内的零声子线的发射体起着至关重要的作用。在本研究中，我们利用密度泛函理论计算系统地研究了两种碳空位缺陷的组态，VNCB和CNVB。我们计算了从一个缺陷到另一个缺陷的反应势垒能，以确定相对稳定性。发现势垒能与电荷有关，CNVB在中性和正电荷状态下容易转变为VNCB，而在负电荷状态下稳定。形成能计算表明，VNCB是CNVB的主要缺陷。然而，VNCB和CNVB都没有合适的荧光光谱，可以重现所观察到的。我们的研究结果表明，起源的$1.6$ -到- $2.2$ -eV的发射体应该是其他碳相关的配置。
2022-09-15 cond-mat.mtrl-sci
First principle study of intrinsic defects in hexagonal tungsten carbide
本征缺陷的特性对于理解聚变反应堆偏滤器中碳化钨的自扩散过程、机械强度、脆性和塑性具有重要意义。在这里，我们使用第一性原理计算来研究点缺陷及其复合物在WC中的稳定性。计算结果证实了碳缺陷的形成能远低于钨缺陷的形成能。空位周围存在向外弛豫，间隙碳和间隙钨原子都倾向于占据八面体间隙位的碳基面投影。孤立碳缺陷扩散的结果表明，碳空位由于极高的扩散势垒而在较宽的温度范围内停留，而碳间隙迁移由于其相当低的激活能而在较低的温度下被激活。这些结果为800K阶段是由碳空位长程迁移退火所致的推测提供了证据。
2010-08-17 cond-mat.mtrl-sci
Carbon-contaminated topological defects in hexagonal boron nitride for quantum photonics
本研究揭示了六方氮化硼中拓扑缺陷与碳污染的相互作用，发现碳污染和应变可稳定 Stone-Wales 构型及晶界，产生可见光谱范围内具有理想光学性质的色心，为识别 hBN 中的单光子发射体铺平道路。
2024-06-01 cond-mat.mtrl-sci
Computational study of the thermal conductivity in defective carbon nanostructures
我们使用非平衡分子动力学模拟来研究包括同位素杂质在内的缺陷对碳纳米管、石墨烯和石墨烯纳米带的热导率的不利作用。我们发现，即使在结构完美的纳米管和石墨烯，同位素杂质降低了高达一半的热导率，通过减少声子平均自由程，甚至更大的热导率降低，具有相同的物理起源，发生在存在结构缺陷，包括空位和窄石墨烯纳米带的边缘。我们的计算调和以前的研究结果，不同的数量级，通过确定各种计算方法的局限性。
2012-08-30 cond-mat.mtrl-sci
Conductance through the disclination dipole defect in metallic carbon nanotubes
研究了具有由晶格畸变矢量表征的5 - 7向错对的金属碳纳米管的电子输运性质。向错偶极子的影响包括诱导曲率和两个子晶格的混合。这两个因素都考虑到通过自洽扰动方法。的电导和Fano因子内的传输矩阵技术计算。PACS：73.63.Fg，72.80.Rj，72.10.Fk
2010-05-28 cond-mat.mtrl-sci
Native point defects and carbon clusters in 4H-SiC: A hybrid functional study
我们报告的第一性原理计算，澄清的形成能量和电荷跃迁水平的原生点缺陷和碳团簇在4 H多型碳化硅（4 H-SiC）在富碳条件下。我们采用了一种混合功能，再现SiC的实验带隙以及提供可靠的缺陷特性。对于点缺陷，我们调查了单空位，反位，和相关网站上的Si和C的晶体。对于碳团簇，我们系统地将两个额外的C原子引入到完美的4 H-SiC晶格中，去除Si原子和不去除Si原子，并进行结构优化以确定稳定的缺陷构型。我们发现，中性Si反位是积极有利的Si点缺陷在很宽的范围内的费米能级位置周围的本征制度，而带负电荷的Si空位和带正电荷的Si间隙的网站上包围的三个Si和三个C原子成为有利的n型和p型条件下，分别。对于C点缺陷，中性C反位是有利的本征和n型条件下，而带正电的C空位成为有利的p型条件下。我们还发现，一个二碳反位是更有利的比一个C-分裂间隙，这是最稳定的形式的单碳化合物。
2019-01-17 cond-mat.mtrl-sci
Experimental determination of the local optical conductivity of a semiconducting carbon nanotube and its modification at individual defects
纳米级光学特性的测量对于光电子器件的表征具有重要意义。然而，传统的光探针测量方法很难确定具有纳米不均匀性的单个量子物体的局域光学性质。在这里，我们展示了第一次成功的测定的绝对光学常数，包括光学电导率和吸收系数，为一个单独的碳纳米管的缺陷，通过比较能量损失光谱和光吸收。从某种类型的缺陷获得的光学电导率确实呈现出在最低激发峰（E11）附近的特征修改，其中强烈涉及激子和非辐射跃迁以及声子耦合激发。对E11峰的详细线形分析清楚地表明了不同程度的激子寿命缩短和电子态修改，这是可变的缺陷类型。
2017-09-12 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
Carbon dimer defect as a source of the 4.1 eV luminescence in hexagonal boron nitride
我们建议，在六方氮化硼中的碳二聚体缺陷引起无处不在的窄发光带与零声子线为4.08 eV（通常标记为4.1 eV带）。我们的第一性原理计算是基于混合密度泛函，提供了一个可靠的宽带隙材料的描述。计算得到的零声子线能量为4.3 eV，与实验值接近，而推导出的${S \approx 2.0}$的Huang-Rhys因子也在实验范围内，表明存在适度的电子-声子耦合.光学跃迁发生在两个本地化的$π$型缺陷状态之间，具有非常短的辐射寿命为1.2纳秒，与实验非常吻合。
2019-11-25 cond-mat.mtrl-sci
Theoretical investigation of vacancy related defects at 4H-SiC(000$\bar{1}$)/SiO$_2$ interface after wet oxidation
基于密度泛函理论的第一性原理计算，研究了湿氧化后4H-SiC(000$\ar{1}$)/SiO$_2$界面硅碳空位缺陷的稳定性与形成机制，发现湿氧化引入的H原子终止悬挂键导致产生碳反位-碳空位和双空位缺陷。
2022-02-12 cond-mat.mtrl-sci
Length-dependent Raman spectroscopy of single-walled carbon nanotubes: the effect of dispersant on defects
我们比较拉曼光谱从水悬浮液的长度分离的单壁碳纳米管（SWCNTs）分散使用聚合物吸附的单链DNA或胶束封装与脱氧胆酸钠表面活性剂。拉曼光谱的特点，除了D-波段，单调增加与纳米管的长度在两个分散方案。无序诱导的D与G'拉曼带的强度比作为SWCNT长度的函数衰减，与1/L成比例，如对于端盖缺陷所预期的。虽然两种分散剂的紫外-可见吸收和荧光也随长度增加，但相同长度的DNA包裹的SWCNT的荧光强度显著降低。长度依赖性D/G'比的相似性排除了作为DNA相对于脱氧胆酸盐分散体中荧光降低的解释的缺陷。
2008-11-02 cond-mat.mtrl-sci
Propagation of defects in doped magnetic materials of different dimensionality
有意引入磁性材料中的缺陷通常会对物理性能产生深远的影响。专门定制的中子光谱实验可以提供详细的信息，在本地交换相互作用和缺陷周围的磁性原子之间的局部距离。磁性稀释的三维和二维化合物KMn（x）Zn（1-x）F（3）和K（2）Mn（x）Zn（1-x）F（4）的锰二聚体激发分别证明了这一点。由此产生的本地交换相互作用偏离平均值高达10%，和本地Mn-Mn距离被发现随着逐步增加的内部压力，由于Mn/Zn替代。我们的分析定性地支持了理论预测的原子位移衰减根据1/r**2，1/r，和常数（分别为三维，二维和一维化合物），其中r表示位移原子从缺陷的距离。
2014-06-03 cond-mat.mtrl-sci
Azide modification forming luminescent sp2 defects on single-walled carbon nanotubes for near-infrared defect photoluminescence
本研究通过叠氮化物功能化在单壁碳纳米管上构建发光sp2型缺陷，实现1116 nm近红外缺陷光致发光，揭示缺陷局域效应对激子性质的调控作用，为激子工程纳米材料设计提供新途径。
2024-08-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Resonance behavior of the defect-induced Raman mode of single-chirality enriched carbon nanotubes
我们提出了一种共振拉曼研究的无序诱导的D模式在样品中高度富集与半导体（9，7）单壁碳纳米管的激发能范围为1.49 - 2.05 eV。D模的强度在（9，7）管的光学跃迁附近表现出共振行为。另一方面，在共振处没有观察到D模式频率的公知的色散，而仅在一定的激发能以上观察到D模式频率的公知色散。我们解释了我们的D-模谱的数值模拟结果。
2012-12-19 cond-mat.mtrl-sci
Unified Quantification of Quantum Defects in Small-Diameter Single-Walled Carbon Nanotubes by Raman Spectroscopy
本研究提出基于拉曼光谱的绝对统一量化指标，用于测量小直径单壁碳纳米管的缺陷密度，并发现D/G+比值与直径的反相关关系，为功能化SWCNTs提供定量表征。
2023-11-14 cond-mat.mtrl-sci
Spin-filtering and Disorder Induced Giant Magnetoresistance in Carbon Nanotubes: Ab Initio Calculations
氮掺杂的碳纳米管可以在卟啉类缺陷上提供反应位点。众所周知，许多卟啉化合物中含有过渡金属原子，我们探索了氮掺杂碳纳米管中过渡金属原子与卟啉类缺陷的键合。用密度泛函理论和递归格林函数方法分析了体系的电子结构和输运性质。结果确定血红素B样缺陷（铁原子键合到四个氮）是最稳定的，并且对于单个缺陷具有更高的极化电流。在几百纳米长的纳米管中随机定位的血红素B缺陷的情况下，极化达到接近100%，这意味着有效的自旋过滤器。在这些长纳米管中还观察到无序感生的磁电阻效应，用非磁性电极计算的值高达20000%。
2011-07-25 cond-mat.mtrl-sci
Nanoengineering Carbon Allotropes from Graphene
单体结构可以通过碳原子的添加和随后的重新排列构建到石墨烯中。为此，碳的加成二聚体是一个特别有吸引力的构建块，因为许多新兴技术提供了将它们精确放置在碳表面的承诺。与更常见的Stone-Wales缺陷相一致，可以引入重复的图案来创建尚未实现的材料。从缺陷中构建这种同素异形体的想法是新的，我们通过构建二维碳同素异形体（称为海克石）来展示这种技术。然后，我们扩展的想法，创造一类新的膜碳同素异形体，我们称之为\emph{dimerite}，完全由广告二聚体缺陷。
2009-02-03 cond-mat.mtrl-sci
Dimensionality-suppressed chemical doping in 2D semiconductors: the cases of phosphorene, MoS2, and ReS2 from first-principles
尽管二维（2D）半导体对于电子学和光电子学具有巨大的吸引力，但是由于大的缺陷电离能（IE），通过化学掺杂来实现所需的电荷载流子浓度仍然是一个挑战。这里通过将缺陷IE分解为中性单电子缺陷能级、结构弛豫能量增益和电子弛豫能量成本，我们提出了一个概念性的图片，即大缺陷IE是由两种降维效应引起的。量子限制效应（QCE）使中性单电子点缺陷能级变深，而屏蔽效应（RE）的降低导致电子弛豫的高能量消耗。作为例子，分别对单层、少层和块状黑磷（BP）、MoS 2和ReS 2在强、中和弱层间相互作用下的第一性原理计算确实证明了总的趋势。基于对缺陷行为的深入了解，可以设想减少缺陷IE和改善载流子掺杂的策略。使用BP单层嵌入到介电连续体中或封装在两个h-BN层之间，作为实际例子，我们证明了增加屏蔽以减少缺陷IE和提高载流子浓度的可行性。我们的分析有望帮助实现有效的载流子掺杂，从而为2D半导体更广泛的应用开辟道路。
2017-11-14 cond-mat.mtrl-sci
Interaction of Luminescent Defects in Carbon Nanotubes with Covalently Attached Stable Organic Radicals
具有发光sp $^{3}$缺陷的单壁碳纳米管（SWCNT）的功能化极大地提高了其在量子光源和生物成像等应用中的性能。在这里，我们报告了纯化的半导体单壁碳纳米管与稳定的有机基团（全氯三苯基甲基，PTM）进行净自旋的共价官能化。该模型系统使我们能够使用近红外光致发光所产生的缺陷局部激子作为一个高度敏感的探针PTM自由基和单壁碳纳米管之间的短程相互作用。我们的研究结果指向增加的三重态激子人口由于自由基增强的系间交叉，这可以提供访问难以捉摸的三重态歧管单壁碳纳米管。此外，这种简单的自旋标记缺陷的合成路线可以使磁共振研究与功能化单壁碳纳米管的体内荧光成像互补，并促进具有磁性可切换电荷传输的自旋电子器件的可扩展制造。
2021-03-23 cond-mat.mtrl-sci
Stone-Wales--type transformations in carbon nanostructures driven by electron irradiation
与Stone-Wales型变换相关的拓扑缺陷的观察（即，键旋转）与这些体系的平衡热力学不一致。在这里，通过结合像差校正HRTEM实验和原子模拟，我们表明，这种缺陷可以形成由单电子的影响，并显着，在电子能量低于原子位移的阈值。我们进一步研究了辐射驱动键旋转的机制，并解释了为什么在中等电子能量（\sim 100 keV）的电子辐照往往会使石墨烯非晶化而不是非晶化。我们还表明，通过模拟，斯通-威尔士缺陷可以出现在弯曲的石墨结构，由于辐射诱导的弗伦克尔缺陷的不完全重组，类似于在硅中的维格纳型缺陷的形成。
2011-05-09 cond-mat.mtrl-sci
Nonequilibrium Green's Function Approach to Phonon Transport in Defective Carbon Nanotubes
我们已经开发了一种新的理论形式主义声子输运纳米结构中使用非平衡声子格林函数技术，并已将其应用于有缺陷的碳纳米管的热传导。碳纳米管中的低温热导的普遍量子化可以观察到，即使在存在局部结构缺陷，如空位和Stone-Wales缺陷，因为长波长的声学声子不被局部缺陷散射。然而，在室温下，热导是严重影响缺陷散射，因为入射声子散射的缺陷周围的局部声子。我们发现一个显着的变化，从量子到经典功能的热输运通过缺陷碳纳米管随着温度的升高。
2006-06-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Role of defect healing on the chirality of single-wall carbon nanotubes
尽管已经针对选择性单壁碳纳米管合成进行了大量的努力，但是所得到的直径和手性分布仍然太宽，并且它们的控制仍然是一个挑战。在这个方向上的进展需要一些作者报道的手性选择性的机制的理解。在这里，我们专注于一个可能的这种机制，并调查有缺陷的管的愈合过程，在原子尺度上。我们使用紧束缚蒙特卡罗模拟进行统计分析的愈合的一些有缺陷的管。我们研究了温度作为克服愈合所涉及的能量障碍的主要因素的作用，以及金属催化剂的作用。使用电子衍射图案和局部表征，我们表明，愈合的收益首先沿管轴，横向扩展之前，并观察两个或多个手性之间的竞争。由此产生的图片是，没有手性似乎是有利于愈合机制，这意味着报告的手性偏好应来自其他来源。
2012-04-19 cond-mat.mtrl-sci
Carbon-based single photon emitters in hexagonal boron nitride with triplet ground state
本文通过密度泛函计算证明六方氮化硼中两个非相邻同类碳替代缺陷可形成三重态基态，其中一种缺陷零声子线能量为2.5 eV，三重态比单重态稳定近0.5 eV，为碳基单光子发射体研究提供新机制。
2023-07-17 cond-mat.mtrl-sci
Population of Exciton-Polaritons via Luminescent sp$^{3}$ Defects in Single-Walled Carbon Nanotubes
半导体单壁碳纳米管（SWCNTs）由于其稳定的激子、窄的近红外发射和高的载流子迁移率而成为一种重要的强光物质耦合材料。此外，它们已经作为量子光源出现，这是由于受控地引入具有能够实现单光子发射的红移跃迁的发光量子缺陷（sp $^{3}$ -缺陷）。单壁碳纳米管复杂的物理学和极化激元凝聚的总体目标提出了激子-极化激元如何填充以及如何优化的问题。可能的弛豫过程的贡献，即，利用角度分辨反射率和时间分辨光致发光测量研究了具有大范围失谐的微腔的声声子散射、振动辅助散射和辐射泵浦。我们发现，平面微腔中单壁碳纳米管激子极化激元的主要布居机制是辐射泵浦。因此，由于纳米管的低光致发光量子产率而导致的极化激元布居的限制可以通过发光sp $^{3}$缺陷来克服。在不改变极化激元分支结构的情况下，通过这些发射缺陷的辐射泵浦导致具有大光子分数的失谐的极化激元群体增加高达10倍。因此，具有sp $^{3}$缺陷的SWCNT的受控和可调谐的官能化呈现了朝向明亮和有效的极化激元器件的可行路线。
2021-03-16 cond-mat.mtrl-sci
Numerical Simulations of Pressure Induced $sp^2$-$sp^3$ Transitions in Defect Carbon Nanotubes
压力和空位缺陷的组合进行了研究，以找到理想的条件，将创建有意义的$sp^3$互连，而不会造成严重损害的单壁碳纳米管（SWCNT）。自然发生的缺陷不能引起互连。空位型缺陷的引入降低了SWCNT的塌陷压力。空位缺陷、高温和低压的组合诱导了$sp^3$，而不会对纳米管造成严重损伤。使用拉曼光谱分析了加压前后纳米管的结构变化。
2022-01-07 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Formation of carbon interstitial-related defect levels by thermal injection of carbon into $n$-type 4$H$-SiC
4 $H$中点缺陷的电学性质已被广泛研究，但与碳材料（C $_{i}$）相关的电学性质至今仍令人惊讶地难以捉摸。实际上，当通过离子辐照或注入引入时，通过深能级瞬态谱（DLTS）观察到的与C $_{i}$相关的特征倾向于与其他主要缺陷的特征重叠，使得难以直接识别C $_{i}$相关的能级。最近的文献已经建议分配所谓的M中心，经常发现在辐照4 H-SiC，在不同的配置中的C $_{i}$缺陷的电荷状态转换。在本工作中，我们采用热退火的方法在150 μm厚的低掺杂n型4 $H$ -SiC外延层中引入过量的碳，并在样品表面上热解碳帽作为碳源。由于该层最初表现出低浓度的碳空位（[V $_{C}$ ] = 10 $^{11}$ cm $^{-3}$），这使我们能够研究完全V $_{C}$湮灭的情况，以及由于过量碳而形成的缺陷，即碳空位C $_{i}$及其高阶复合物。我们报告了C注射后出现的几个新水平，可能与C $_{i}$相关。它们的性质与M中心的性质不同，这表明检测到的水平具有不同的结构特征。这表明存在多种C $_{i}$相关缺陷。该研究还将有助于对碳注入过程中V $_{C}$湮灭的微观过程产生新的见解。
2021-11-01 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Towards rational design of carbon nitride photocatalysts: Identification of cyanamide "defects" as catalytically relevant sites
基于七嗪的聚合物瓜（也称为石墨碳氮化物，g-C3 N4）是一种很有前途的析氢光催化剂。然而，由于缺乏对其机械操作的基本理解，改善其固有低活性的尝试很少基于理性方法。在这里，我们采用分子heptazine为基础的模型催化剂，以确定作为光催化相关的“缺陷”的氰胺部分。我们利用这一知识，合理设计的氮化碳聚合物填充与氰胺基团，产生的材料与12-和16倍的析氢速率和表观量子效率（400 nm），分别相比，基准甜瓜。计算建模和材料表征表明，该部分改善了与铂助催化剂的配位（以及电荷转移动力学），并增强了光生载流子的分离。这里提出的合理的催化剂设计的知识转移证明提供了工程高性能庚嗪基光催化剂的概念框架。
2016-04-07 cond-mat.mtrl-sci
Carbon p Electron Ferromagnetism in Silicon Carbide
当引入特定缺陷时，铁磁性可以发生在宽带隙半导体以及碳基材料中。因此，需要在缺陷和所产生的铁磁性之间建立直接关系。在这里，我们有助于揭示的起源缺陷诱导的铁磁性使用SiC作为一个典型的例子。我们发现长程铁磁耦合可以归因于VSiVC双空位周围最近邻碳原子的p电子。因此，铁磁性可以追溯到它的微观电子起源。
2015-03-02 cond-mat.mtrl-sci
Crystallization of diamond-like carbon to graphene under low energy ion beam modification
提出了低能离子束改性在绝缘的类金刚石碳膜的顶部产生石墨烯。在这种低温制造过程中，由于点缺陷的产生和离子轰击引起的增强扩散，无定形碳的表面可以结晶为石墨烯。在实验中，使用130 eV氩离子照射。改性后样品表面电阻率下降。在633 nm处测量的样品的拉曼光谱显示部分结晶，并且与缺陷石墨烯的光谱相似。这一结果非常令人鼓舞，我们希望通过改进这一技术，将有可能制造出无缺陷的石墨烯，这种石墨烯可以用于电子产品，而不需要转移到其他衬底上
2011-06-06 cond-mat.mtrl-sci
Manipulating carbon related spin defects in boron nitride by changing the MOCVD growth temperature
该研究通过改变 MOCVD 生长温度并辅以退火，调控晶圆级氮化硼中碳相关自旋缺陷的形成，为无辐照自旋存储与磁场探测材料提供方案。
2024-03-22 cond-mat.mtrl-sci
The positively charged carbon vacancy defect as a near-infrared emitter in 4H-SiC
本文通过从头计算发现4H-SiC中h位构型的带正电碳空位具有光学活性激发态，零声子线为0.65 eV，提出其可作为IR-B区域的新型顺磁性近红外发射体。
2023-05-27 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Theoretical study of position-dependent defect formation in a single-walled carbon nanotube: Stability towards an open end
采用密度泛函理论、半经验PM 3方法和经验Brenner势研究了（5，5）单壁碳纳米管（SWNT）末端的点缺陷，包括原子空位、附加原子和Stone-Wale缺陷.结果发现，更接近单壁碳纳米管开口端更稳定，这些缺陷。在此基础上，提出了缺陷向单壁碳纳米管开口端扩散固定缺陷的模型。此外，计算还表明，类似于DFT计算，半经验PM 3方法是足够准确的研究缺陷形成的单壁碳纳米管。与此相反，基于经验Brenner势的结果显示出很大的误差，有时甚至在质量上不正确。
2006-07-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Symmetry breaking structural relaxation and optical transitions of native defects and carbon impurities in LiGa$_5$O$_8$
Chulabhorn Royal Academy（朱拉隆功皇家学院）；Kasetsart University（Kasetsart大学（泰国农业大学））；Case Western Reserve University（凯斯西储大学）
研究LiGa$_5$O$_8$中本征缺陷和碳杂质的对称性破缺结构弛豫及光学跃迁，探讨p型掺杂起源及带隙宽化机制，修正先前矛盾结果。
2026-04-14 cond-mat.mtrl-sci
High yield production of defect less carbon nanotubes in an arc process
一种高效的改进型电弧等离子体方法，其中聚焦电场叠加在电弧电场上，被优化用于批量生成高纯度多壁碳纳米管。拉曼光谱和热重测量已被用来优化的过程。
2007-02-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Study of the structural defects on carbon nanotubes in metal matrix composites processed by severe plastic deformation
最近提出将碳纳米管（CNT）作为防止晶粒生长的稳定剂，所述晶粒生长即使在通过剧烈塑性形变获得的纳米晶体和超细晶粒材料中的低温输入下也可能发生。在这项研究中，我们分析了在碳纳米管增强镍基复合材料与不同的增强重量分数的纳米管上的结构缺陷的演变。采用高压扭转法制备了复合材料，并以拉曼光谱为主要表征手段。结果表明，对于CNT进行高能处理，这是不够的，只分析ID/IG比（如现有文献中提出的），但它也是必要的，以评估G带的移动，其跟踪的CNT经历的非晶化轨迹。此外，我们观察到，碳纳米管所遭受的变形是相关的累积应变，并与这些复合材料的部分碳纳米管分数的变化。这与它们承受变形过程中发生的塑性应变的能力有关。此外，缺陷状态在微观结构细化中达到饱和之前达到饱和。这些结果将有助于有效优化此类工程复合材料的加工。
2020-10-20 cond-mat.mtrl-sci
Tuning Penta-Graphene Electronic Properties Through Engineered Line Defects
五石墨烯是一种准二维碳同素异形体，由五角晶格组成，其中存在sp2和sp3样碳。与石墨烯不同，penta-graphene具有非零的带隙，这为其在光电应用中的应用开辟了可能性。然而，由于观察到的带隙是大的，需要间隙调整策略，如掺杂。在这项工作中，密度泛函理论计算被用来确定不同数量的替代氮或硅原子的线缺陷的五石墨烯的电子行为的影响。我们的研究结果表明，这种掺杂可以诱导半导体，半金属，或金属的行为取决于掺杂原子和有针对性的杂交（sp2或$sp3样碳）。特别是，我们观察到，sp2类碳原子的氮掺杂可以产生半金属和半导体行为之间的带隙调制。这些结果表明，工程线缺陷可以是一种有效的方式来调整penta-graphene电子行为。
2020-01-16 cond-mat.mtrl-sci
Fingerprints of carbon defects in vibrational spectra of gallium nitride (GaN) consider-ing the isotope effect
Leibniz-Institut für Kristallzüchtung (IKZ)（莱布尼茨晶体生长研究所）；Center for Computational Materials Science, United States Naval Research Laboratory（美国海军研究实验室计算材料科学中心）；Institute of Experimental Physics, TU Bergakademie Freiberg（弗莱贝格矿业技术大学实验物理研究所）；Ferdinand-Braun-Institut (FBH)（费迪南德·布劳恩研究所）；Institute of Solid State Physics, Technische Universität Berlin（柏林工业大学固体物理研究所）；Technische Physik, University of Würzburg（维尔茨堡大学技术物理系）
这项工作研究了碳缺陷与最近报道的和新的红外（IR）吸收峰和拉曼散射出现在GAN晶体中的碳（$^{12}C$）掺杂的浓度范围从$3.2*10^{17}$到$3.5*10^{19} cm^{-3}$。在氢化物气相外延（HVPE）生长的GAN样品中观察到了14种独特的缺陷振动模式，并与第一性原理计算预测的缺陷性质进行了比较。在两个$^{13}C$富集样品的同位素质量的影响相关的振动频率偏移表示六个不同的配置的含碳点缺陷。通过密度泛函理论（DFT）计算很好地再现了同位素置换的效果。特别注意的是最明显的缺陷，即三碳复合物（$C_N=C=C_N$）和碳取代氮$C_N$。通过DFT在价带最大值以上1.1 eV处发现的$C_N=C=C_N$缺陷的带隙中的跃迁能级（+/0）的位置表明，$(C_N=C=C_N)^+$提供了对${C_N}^-$的补偿。观察到$C_N=C=C_N$缺陷是显著的，但在DFT计算中具有高形成能。关于${C_N}$缺陷，它表明，主机Ga和N原子参与缺陷的离域振动，并显着影响同位素频移。在双原子碳-碳和碳-氢（C-H）配合物中发现了更微弱的振动模式。此外，我们注意到的振动模式强度的变化$C_N$，$C_N=C=C_N$，C-H，和$C_N-C_i$缺陷的红外吸收光谱照射后，在缺陷相关的紫外/可见吸收范围。最后，它表明，在2.5 eV以上的缺陷吸收的范围内的拉曼过程的共振增强，使在…
2022-09-22 cond-mat.mtrl-sci physics.atm-clus
A first-principles study of carbon-related energy levels in GaN: Part II - Complexes formed by carbon and hydrogen, silicon or oxygen
这项工作提出了一个深入的调查组成的复合物的性质的氢，硅或氧与碳，这是主要的无意杂质在未掺杂的GAN。这份手稿是对我们以前关于碳-碳和碳-空位复合物的工作的补充。在广义Kohn-Sham密度泛函理论的框架内，采用Heyd-Scuseria-Ernzerhof混合泛函的第一性原理方法.考虑了不同电荷态的两个H-C、四个Si-C和五个O-C配合物。经过全几何弛豫，得到了形成能、结合能以及热跃迁和光跃迁能级。计算出的能级与实验观察到的碳相关陷阱能级进行了系统的比较。此外，我们计算了所选缺陷复合物的振动频率，并在考虑两种不同情况的低，中，高碳掺杂情况下估计了缺陷浓度，其中电活性缺陷：（a）只有碳和空位，（b）不仅碳和空位，而且氢，硅和氧。我们证实了$\mathrm{C_N}$是GAN中的主要受主。除此之外，大量的$\mathrm{Si_{Ga}-C_N}$复合物以中性形式存在。这种复合物是在未掺杂的$n$型GAN中观察到的未知形式的碳的可能候选者。
2017-06-17 cond-mat.mtrl-sci
Structure and vibrational spectra of carbon clusters in SiC
用从头算方法研究了3C和4 H-SiC中小碳间隙团簇和反位团簇的电子、结构和振动性质。这些缺陷具有相当大的离解能，并且可以通过例如在离子注入过程中产生的碳原子的冷凝而形成。所有考虑的缺陷复合物具有本地化的振动模式（LVM的）远高于SiC体声子谱。特别是，紧凑的反位簇表现出高达250 meV的高频LVM。分析了a_{13} C富集引起的同位素位移。根据这些结果，讨论了光致发光中心D_{II}和P-U。二碳反位被认为是D_{II} -中心的一个可能的关键成分，而碳分裂-间隙可能是P-T中心的起源。计算和观察到的高频模式的比较表明，U-中心也是一个碳反位基缺陷。
2004-09-13 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio study of the migration of intrinsic defects in 3C-SiC
采用基于密度泛函理论的从头算方法研究了3C-SiC中本征缺陷的扩散。空位迁移到自己的子晶格。碳分裂间隙和两个相关的硅间隙，即四面体碳协调间隙和<110>定向分裂间隙，被发现是远比空位更流动。在p型和补偿材料中转变成空位-反位复合物的硅空位的亚稳性在动力学上抑制其对扩散过程的贡献。分析了杂质和空位在自扩散中的作用。定性地讨论了掺杂剂扩散的后果。我们的分析强调了基于硅和碳材料的机制的相关性。
2003-09-30 cond-mat.mtrl-sci
A new lower limit for the bond breaking strains of defect-free carbon nanotubes: Tight binding MD simulation study
应用有序（N）紧束缚分子动力学（TBMD）算法模拟了短（2-2.5 nm）扶手椅型和锯齿型单壁碳纳米管（SWCNTs）的拉伸伸长，没有键断裂或缺陷形成。模拟在高温下重复进行。我们将断裂应变的下限固定为短的SWCNT而没有键断裂或5-7个缺陷形成。在室温下，模拟的（4，4）SWCNT能够承载高达松弛管长度的130%的应变，而没有键断裂或5-7个缺陷形成。该值对于（11，0）SWCNT为127%，对于（17，0）SWCNT为125%，对于（10，10）SWCNT为123%。在无缺陷的短纳米管中，随着纳米管半径的增加，键断裂发生在较低的应变值下，而不管它们的手性如何。当我们把管子加热到更高的温度时，这是真的。键断裂应变值，拉伸强度，杨氏模量的单壁碳纳米管作为温度的函数。无缺陷的锯齿形纳米管具有更高的拉伸强度比扶手的。在弹性限度范围内，无缺陷单壁纳米管的杨氏模量在0.400 TPa左右。在室温和实验可实现的应变值，较薄的管更耐键断裂和锯齿形管扶手椅的。在高温下，虽然抗应变能力下降，但同样的趋势仍然存在。我们观察到随着温度的升高，拉伸强度略有下降。在杨氏模量中也观察到相同的趋势。结果在确定单壁碳纳米管的真实断裂应变方面是重要的。
2013-01-13 cond-mat.mtrl-sci
Nickel assisted healing of defective graphene
利用紧束缚蒙特卡罗模拟研究了金属衬底上生长的石墨烯的愈合过程。在温度（范围从1000至2500 K）下，孤立的石墨烯片可以退火大量的缺陷，这表明它们的愈合是热激活的。我们表明，在镍衬底的存在下，我们获得了完美的石墨烯层。镍-碳化学键在有缺陷的碳区域周围不断断裂和重组，提供了直接的相互作用，这是愈合所必需的。因此，发现Ni原子的作用在通过退火缺陷重构石墨烯片中起关键作用。
2010-09-01 cond-mat.mtrl-sci
Point defect concentrations in metastable Fe-C alloys
采用密度泛函理论和约束自由能泛函方法计算了亚稳Fe-C合金中的点缺陷种类和浓度。除非铁空位明显过量，否则碳空位占主导地位，而过量的碳会大大提高空位浓度。我们的预测经得起实验验证;它们为合理化硬化和回火钢中已知的复杂微观结构提供了基线，并扩展了由极端环境产生或受到极端环境影响的其他技术材料。
2006-05-02 cond-mat.mtrl-sci
Electron configuration of the substitutional nitrogen defect in diamond
有人认为，金刚石中的取代氮与周围的三个碳原子键合，而不是四个。这个缺陷的电子配置是从以前的实验和理论考虑推导出来的。值得注意的是，1344 cm-1谱带是取代氮的特征，与氮的同位素变化无关，但取决于碳的同位素变化。如果氮与周围的四个碳结合，那么已经建立的NV中心应该是不稳定的。另外，单取代氮原子的尺寸明显增大，表明氮原子中存在对电子，并利用简单的力常数模型对所提出的取代氮原子构型进行了验证.用2/3 C-C：1/3 C=C代替C-N的力常数，得到1344 cm-1谱带。
2014-04-09 cond-mat.mtrl-sci
Topological Defects in Semiconducting Carbon Nanotubes as Triplet Exciton Traps and Single-Photon Emitters
本研究通过密度泛函理论揭示(6,5)碳纳米管中螺旋Stone-Wales缺陷可捕获三重态激子，并凭借弱电子-声子耦合成为电信波段单光子发射体。
2025-02-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Molecular Dynamics Simulation for the Analysis of Mechanical Properties and Effect of Stone-Wales and BiVacancy Defect on Carbon Nanotube Reinforced Iron Composites
碳纳米管（CNT）增强金属基复合材料（MMCs）由于其在航天和汽车工业中具有低重量和高力学性能的需求而受到研究人员的关注。铁是所有工程领域中使用最多的金属。因此，用CNT增强铁可以减少其所需的量，由于降低了生产成本，这可能具有积极的经济影响。然而，在任何材料的工业应用之前，必须知道在不同条件下的机械性能。本文采用分子动力学模拟方法，研究了单壁、双壁和三壁碳纳米管增强铁的力学性能。研究表明，碳纳米管的加入可以使纯铁的强度和刚度分别提高80.4%和57.4%。我们还研究了纤维体积百分比和温度对单壁、双壁和三壁碳纳米管复合材料力学性能的影响。由于在碳纳米管的制备过程中会引入石纹缺陷和双空位缺陷，因此本研究还研究了它们对力学性能的影响
2020-10-01 cond-mat.mtrl-sci
Role of Single Defects in Electronic Transport through Carbon Nanotube Field-Effect Transistors
利用扫描栅显微镜（SGM）和扫描阻抗显微镜（SIM）研究了单壁碳纳米管场效应晶体管（CNFET）中缺陷对电子输运的影响。SGM揭示了沿CNFET长度的离散缺陷处的局部场效应。单个缺陷的耗尽表面电位从作为尖端偏置电压的函数的缺陷的SGM成像半径被量化。这提供了一个测量的费米能级的缺陷与零尖端电压，这是小到20毫电子伏的最强的缺陷。通过SIM探测了缺陷对输运的影响，作为背栅和尖栅电压的函数。当背栅电压被设置为使CNFET“导通”（导电）时，SIM显示出沿其长度的均匀电位降，与扩散输运一致。相比之下，当CNFET“关断”时，在耗尽缺陷的位置处产生潜在的台阶。最后，第二组弱缺陷的高分辨率成像是在一个新的“尖端选通”SIM模式。
2002-09-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Conversion pathways of primary defects by annealing in proton-irradiated n-type 4H-SiC
利用深能级瞬态谱和光致发光谱研究了n型4 H-SiC在质子辐照和退火后的缺陷布居的发展。提出了一个全面的模型来描述在低于1000°C的退火过程中辐照诱导的点缺陷的演化和相互转换。该模型提出的EH 4和EH 5陷阱经常发现DLTS起源于（+/0）属于不同配置的碳反位碳空位（CAV）复合物的电荷跃迁水平。此外，我们表明，硅空位（VSi）和CAV之间的转换通道被有效地阻止在n型条件下，但变得可用在样品中的费米能级已移动到带隙的中心，由于辐射诱导的施主补偿。在高达400°C的温度下，VSi和碳空位（VC）的退火被示出为由与残余自激体的复合主导。到更高的温度，CAV对密度的衰减的报告，这是密切相关的VC浓度的重新增加。对这个过程的一个可以想象的解释是CAV对分解成单独的碳反型体和VC缺陷。最后，所提出的数据支持的索赔，即在辐照SiC中的自由载流子的去除是由于引入补偿缺陷，而不是钝化的浅氮施主。
2020-07-08 cond-mat.mtrl-sci
Symmetric carbon tetramers forming chemically stable spin qubits in hBN
针对半导体空位缺陷表面不稳定的局限，提出hBN中对称碳四聚体作为化学稳定自旋量子比特，通过DFT和量子化学预测其具有应变敏感的光学信号和减小的共振线宽，可提升低维传感灵敏度。
2023-03-24 cond-mat.mtrl-sci
Absolute Quantification of sp$^{3}$ Defects in Semiconducting Single-Wall Carbon Nanotubes by Raman Spectroscopy
具有发光sp $^{3}$缺陷的半导体单壁碳纳米管（SWCNT）的功能化在近红外中产生红移发射特征并提高其光致发光量子产率（PLQY）。虽然已经开发了用于选择性引入sp $^{3}$缺陷的多种合成路线，但是精确量化SWCNT晶格上缺陷数量的方便度量是不可用的。在这里，我们提出了一个直接和简单的量化协议的基础上的线性相关的集成拉曼D/G $^{+}$信号比和缺陷密度提取PLQY测量。在低温下的单纳米管发射光谱的统计分析证实，该方法能够定量评估的sp $^{3}$缺陷密度（6，5）单壁碳纳米管与$\pm$ 3缺陷每微米的误差和不同的缺陷类型的振子强度的测定。所开发的协议只需要标准的拉曼光谱，是独立的缺陷配置，分散溶剂和纳米管长度。
2022-04-15 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Giant perpendicular magnetic anisotropy energies in CoPt thin films: Impact of reduced dimensionality and imperfections
从从头算的角度研究了几种表面缺陷对四元L1 $_{0}$ CoPt合金磁性的影响。通过探讨CoPt薄膜的磁晶各向异性能（MAE）对厚度的依赖关系，我们证明了表面的化学性质的关键作用。例如，Pt封端的薄膜表现出巨大的MAE，其可以比Co封端的薄膜的MAE大1000%。除了完美的薄膜，我们仔细检查缺陷表面的效果，如堆垛层错或反网站上的表面层。这两种类型的缺陷大大减少了MAE相对于Pt终止的薄膜获得的。的薄膜的电子结构的详细分析提供了一个仔细的比较，CoPt散装情况。的MAES的行为，然后与不同的虚拟的束缚态的位置，利用二阶微扰理论。
2016-10-12 cond-mat.mtrl-sci
Defective transport properties of three-terminal carbon nanotube junctions
我们研究了三个终端的碳基纳米结内的散射矩阵方法的输运性质。这种结的稳定性从属于分子网络中非六边形排列的存在。这样的“缺陷”安排确实会影响所得到的量子输运可观测量，因为它可能充当相应波函数的钉扎中心。通过研究一个相当广泛的类结，我们已经发现，在碳网络和一个惊人的行为的电导的局域态之间的规律的相互依赖性。特别是，我们已经表明，法诺共振出现缺陷状态和扩展连续背景之间的干扰的自然结果。因此，通过这些共振态的结的电流可能会经历相关规模的变化，电流调制高达75%。
2004-11-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Structural, electronic and magnetic properties of vacancies in single-walled carbon nanotubes
采用自旋密度泛函方法研究了单壁碳纳米管中单空位和双空位的稳定性和性质。我们研究了四个纳米管中的这些缺陷，扶手椅（6，6）和（8，8）以及锯齿形（10，0）和（14，0），它们的直径分别约为8和11 μ m。我们还研究了不同的缺陷浓度沿管轴增加超晶胞在这个方向上，以便有一个缺陷，每13和26纳米管长度。我们的研究结果表明，在平衡几何与单空位碳纳米管表现出铁磁性的磁矩范围从0.3到0.8 $μ_{\rm B}$。另一方面，具有双空位的碳纳米管由于缺陷周围的完全重构而不表现出磁性，其中所有C原子是三配位的。我们观察到，单空位的存在下并没有显着改变CNT的电子性质，保持其相应的金属或半导体字符。然而，对于双空位，扶手椅型和锯齿型CNT都成为呈现约0.15 eV的能隙的半导体。
2005-10-21 cond-mat.mtrl-sci
