Low-field microwave-free sensors using dipolar spin relaxation of quartet spin states in silicon carbide
该研究针对碳化硅硅空位量子比特弛豫动力学未被充分探明的问题，通过理论研究其四重自旋态的偶极弛豫机制，量化了弛豫时间$T_1$的影响因素，证明其可用于构建低场无微波量子传感器，为医学生物传感提供新方向。
2022-01-25 cond-mat.mtrl-sci
Dynamic Polarization and Relaxation of 75As Nuclei in Silicon at High Magnetic Field and Low Temperature
本文报道了~（75）As在硅晶体中的动态核极化和弛豫实验结果。实验在4.6T的强磁场和低于1 K的温度下进行。在这些条件下，施主电子自旋完全极化，并且很好地解决了允许和禁止ESR跃迁。我们证明了有效的核极化的75砷核通过奥弗豪泽效应的时间尺度上的几百秒。禁戒跃迁的激发通过固体效应导致极化。施主核的弛豫速率具有很强的温度依赖性，具有Orbach过程的特征。
2016-11-14 cond-mat.mtrl-sci
Analysis of phonon-induced spin relaxation processes in silicon
我们研究了由于电子-声子相互作用导致的硅中\textit{conduction}电子自旋弛豫的所有前导级贡献。利用群论、$k\cdot p$微扰方法和刚性离子模型，我们导出了多谷导带中所有重要自旋翻转跃迁的矩阵元表达式。散射角与电子的波矢、声子极化、谷位置和自旋取向有明显的关系，并与经验赝势和绝热带荷模型的结果进行了比较，结果表明，两者吻合得很好。
2012-06-22 cond-mat.mtrl-sci
Point defects in models of amorphous silicon and their role in structural relaxation
我们用紧束缚分子动力学模拟研究了点缺陷（空位和杂质）对非晶硅结构弛豫的作用。我们的计算给出明确的证据，点缺陷可以定义在非晶态固体，显示异常的价电荷/Voronoi体积关系。在退火过程中发生的径向分布函数的变化被证明是在最近的，高精度的X射线衍射测量的密切一致。我们的计算提供了强有力的证据表明，在a-Si的结构弛豫进行的相互湮灭的空位和杂质，即，局部结构变化而不是网络的整体松弛。
2001-08-08 cond-mat.mtrl-sci
Electron spin echo relaxation and envelope modulation of phosphorus shallow donors in silicon
单施主原子的自旋是在硅中进行大规模量子信息处理的有吸引力的候选者，因为量子计算可以通过操纵电子和/或核自旋来实现。我们在这里报告的双脉冲电子自旋回波实验的磷浅施主在天然和28 Si富集硅外延层掺杂10^16 cm-3的P施主。实验解决了自旋-自旋弛豫时间和机制，并提供，通过电子自旋回波包络调制（ESEEM）的效果，信息的施主电子波函数。作为脉冲转向角的函数进行的实验使我们能够测量由瞬时扩散净化的指数弛豫和光谱扩散时间。根据这些结果，同位素纯化的样品是必要的，以减少光谱扩散的贡献和P浅施主浓度起着根本性的作用，在确定本征相位记忆时间。ESEEM峰已被分配到超精细耦合的硅-29原子核在特定的晶体位置的基础上的光谱拟合程序，包括仪器失真。
2005-10-19 cond-mat.mtrl-sci
Modeling spin transport in electrostatically-gated lateral-channel silicon devices: role of interfacial spin relaxation
本文采用二维有限差分方法模拟了横向结构硅器件中自旋输运，模拟了界面边界（即暴露的顶面）和静电控制的背栅（SiO_2介质）处自旋弛豫的影响。这些与栅压相关的模拟结果与以前的实验结果进行了比较，结果表明，由于非本征效应引起的强自旋弛豫使Si/SiO_2界面自旋寿命约为1 ns，比体硅中的寿命低几个数量级，而顶面弛豫则没有实质性的作用。霍尔效应测量弹道注入的电子门控在运输通道直接产生的载流子迁移率，并表明，这种减少自旋寿命只是部分由于增强的界面动量散射诱导随机自旋翻转的艾略特效应。因此，其他外在的机制，如顺磁缺陷所造成的，也应该被考虑，以解释显着增强自旋弛豫在栅极界面上的散装值。
2011-09-08 cond-mat.mtrl-sci
Time-dependent relaxation of strained silicon-on-insulator lines using a partially coherent x-ray nanobeam
我们报告了一条截面为200 × 70 nm^2的应变绝缘体上硅（sSOI）线的应变图的定量测定。为了研究作为时间的函数的单条线，我们使用了具有松弛相干特性的X射线纳米束作为光束尺寸、相干性和强度之间的折衷。我们演示了如何在纳米尺度上重建线变形，并在X射线纳米束的影响下，随着线的弛豫，跟踪其演变。
2013-06-14 cond-mat.mtrl-sci
Structural Relaxation Kinetics for First and Second-Order Processes: Application to Pure Amorphous Silicon
非晶材料的结构弛豫被描述为从具有不同激活能的基本过程的叠加产生。我们表明，它是可能的，以获得这些过程的动力学参数从差示扫描量热法实验。的转换率预测的瞬态衰减时，达到等温线和部分放松的样品中检测到的松弛阈值。如果单个组分通过一级动力学转化，则与实验获得良好的一致性，但对于二级组分则出现不一致。我们的分析，提高了吉布斯等人的经典治疗。[1]，允许活化能和指前速率常数被独立地提取。当应用于a-Si时，我们得出结论，指前速率常数远不是常数。利用DSC得到的动力学参数分析了脉冲激光实验中a-Si的弛豫过程，讨论了结构弛豫与晶化的关系。
2009-01-16 cond-mat.mtrl-sci
$T_1$- and $T_2$-spin relaxation time limitations of phosphorous donor electrons near crystalline silicon to silicon dioxide interface defects
含磷施主电子自旋和自旋相关电子跃迁的研究（111）取向的结晶硅（c-Si）附近的（$^{31}$ P）原子与二氧化硅接触在液态$^4$ He温度（$T = 5$ $\mathrm{K} - 15$ $\mathrm{K}$）下，给出了[ $^{31}$ P]= 10 $^{15}$ $\mathrm{cm}^{-3}$和[ $^{31}$ P] = 10 $^{16}$ $\mathrm{cm}^{-3}$的（SiO $_{2}$）界面.使用脉冲电检测磁共振（pEDMR），观察到的\Phos供体状态和两个可区分的界面状态之间的自旋相关的过渡，即（i）\Pb中心，可以通过其特征各向异性和（ii）一个更各向同性的中心，这是由于E $^\prime$缺陷的\sio散装接近的接口。自旋相关复合的动力学的相关测量证实，先前提出的\Phos和界面缺陷之间的过渡发生。这些电子近界面跃迁对\Phos施主自旋相干时间$T_2$以及施主自旋-晶格弛豫时间$T_1$的影响，然后通过比较从常规的体敏脉冲电子顺磁共振和表面敏感的pEDMR，以及表面敏感的电检测反转恢复实验获得的自旋哈恩回波衰减测量。测量结果表明，$T_2$和$T_1$的\Phos施主电子自旋附近的能量较低的界面态在$T\leq 13$ K减少了几个数量级。
2009-05-04 cond-mat.mtrl-sci
Modelling ultrafast non-equilibrium carrier dynamics and relaxation processes upon irradiation of hexagonal Silicon-Carbide with femtosecond laser pulses
我们提出了一个尚未探索的动力学产生的激发载流子的理论研究后，照射的六方碳化硅（6 H-SiC）与飞秒激光脉冲。为了描述激光诱导非平衡载流子的超快行为，采用基于密度泛函理论（DFT）的实时模拟方法，计算了热载流子动力学和光学性质的瞬态变化。一个双温度模型（TTM）也被用来推导出松弛过程的激光脉冲的波长为401 nm，持续时间为50 fs，在正常入射照射，这表明表面损伤的材料上发生的能量密度~1.88 Jcm-2。这种方法的链接，第一次，实时计算，瞬态光学性能和TTM建模，有很强的影响，了解超快动力学和弛豫过程，并提供了一个精确的调查热载流子人口的影响在固体表面损伤机制。
2020-02-10 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast hot carrier relaxation in silicon monitored by phase-resolved transient absorption spectroscopy
采用基于相位分辨瞬态吸收光谱的少周期光脉冲方法，研究了硅（100）中热载流子的弛豫动力学。在低于5 fs的光脉冲激发下，强烈的电子-声子耦合导致了时间常数为10 fs的超快动量弛豫。热载流子的热化发生在150 fs的时间常数上，从Drude模型中提取的碰撞时间的时间演化中可见。我们发现增加的碰撞时间从3 fs的最短的时间尺度与饱和度在约18 fs。此外，热载流子系综的光学有效质量也在超快时间尺度上演化，具有从0.7 $m_e$到约0.125 $m_e$的双指数减小以及4 fs和58 fs的时间常数。电子质量动力学以及动量，能量和碰撞散射时间与前所未有的时间分辨率的信息是重要的所有热载流子光电子器件。
2021-01-05 cond-mat.mtrl-sci
Electron spin phase relaxation of phosphorus donors in nuclear spin enriched silicon
我们报道了在8K下测量的同位素纯化的29^Si和天然丰度Si单晶中与磷供体结合的电子自旋的相位弛豫的脉冲EPR研究。
2004-02-05 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Rashba spin-orbit coupling and spin relaxation in silicon quantum wells
硅是自旋基器件的主要候选材料，并且已经提出了在硅异质结构中形成的二维电子气（2DEG）用于自旋输运和量子点量子计算应用。这些应用的关键参数是自旋弛豫时间。本文应用D 'yakonov和Perel'（DP）理论计算了低温下任意静态磁场方向下由于结构反转不对称性引起的硅二维电子气的电子自旋共振线宽。我们估计硅量子阱中的Rashba自旋-轨道耦合系数，并找到该机制作为动量散射时间、磁场和器件特定参数的函数的自旋的$T_{1}$和$T_{2}$时间。我们获得协议与现有的数据的角度依赖的弛豫时间，并表明，幅度是一致的DP机制。我们建议如何通过适当的器件设计来增加弛豫时间。
2004-07-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Experimentally Constrained Molecular Relaxation: The case of hydrogenated amorphous silicon
我们已经将我们的实验约束分子弛豫技术（P. Biswas { \it et al}，Phys. Rev. B { \bf 71} 54204（2005））扩展到氢化非晶硅：构建了具有7.4%氢的540原子模型和具有22%氢的611原子模型。从一个随机构型出发，利用物理相关约束、{ \it ab initio}相互作用和实验静态结构因子，我们构建了氢化非晶硅的真实模型。我们的模型证实了存在一个高频局域带的振动态密度由于Si-H振动，已观察到在最近的振动瞬态光栅测量等离子体增强化学气相沉积薄膜的氢化非晶硅。
2007-09-10 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Relaxation dynamics in covalently bonded organic monolayers on silicon
我们研究了硅-分子单层-金属结的动态电响应，在导纳谱数据中观察到两个贡献。这些贡献与偶极弛豫和分子组织在单层在一方面，和缺陷的存在下，在另一方面的硅/分子界面。我们提出了一个小信号等效电路，适合于这些分子器件在商业器件模拟器的模拟。我们的研究结果涉及被认为是一个模型系统的烷基链的单层，但可以扩展到其他分子单层。这些结果为更好地控制和优化分子器件打开了大门。
2010-06-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultra--fast carriers relaxation in bulk silicon following photo--excitation with a short and polarized laser pulse
将非平衡格林函数方法与从头算密度泛函理论相结合，提出了一种新的方法来描述硅中的超快载流子弛豫。结果与最近的双光子光发射测量进行了比较。我们表明，在L -> X谷间散射的载流子弛豫的解释是不正确的。实验测得的超快动力学，而不是，由于简并$L$状态之间的散射激活的非对称人口的导带诱导的激光场。这种超快速弛豫，然后，完全是由于特定的实验装置，它可以通过引入一个新的定义的准粒子寿命在一个平衡的上下文中进行解释。
2014-09-05 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Structure, barriers and relaxation mechanisms of kinks in the 90-degree partial dislocation in silicon
用线性比例密度矩阵方法研究了硅中90度部分位错的扭结缺陷。不对称的核心重建起着至关重要的作用，产生至少四个不同的扭结物种以及孤子缺陷。计算了这些实体的能量和迁移势垒，并与实验进行了比较。由于某些低能量扭结，一个特殊的交替核心重建的预测。我们发现，孤子是显着的移动，即使在很低的温度下，并建议他们调解的扭结弛豫动力学。
1996-04-24 cond-mat.mtrl-sci mtrl-th
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
Electron spin relaxations of phosphorus donors in bulk silicon under large electric field
通过电场调制施主电子波函数对于基于硅中施主自旋的量子计算架构至关重要。对于实际和可扩展的应用，基于施主的量子位必须在任何现实的实验条件下保持足够长的相干时间。在这里，我们提出了脉冲电子自旋共振研究的纵向$(T_1)$和横向$(T_2)$弛豫时间的磷施主在体硅与不同的电场强度，直到近雪崩击穿在约1.2 T的高磁场和约8 K的低温。我们发现，$T_1$弛豫时间显着减少下，由于电流的大电场，和$T_2$的影响，因为$T_1$过程可以占主导地位的退相干。此外，我们表明，硅中的磁阻效应可以被利用作为一种手段，以打击减少的相干时间。虽然量子位相干时间必须比量子门时间长得多，但是当量子位状态初始化依赖于热平衡时，可以发现电加速的$T_1$是有用的。
2020-03-26 cond-mat.mtrl-sci physics.app-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
Impurity-driven intervalley spin-flip scattering-induced 2D spin relaxation in silicon
通过对掺杂Si的二维电子气中电子自旋寿命的理论研究，我们强调了界面附近杂质中心电池势通过谷间电子散射引起的主导自旋弛豫机制。在低温和适度掺杂下，这种Yafet自旋翻转机制可以变得比由结构Rashba自旋轨道耦合场引起的Dyakonov-Perel自旋弛豫重要得多。由于前导级杂质诱导的自旋翻转仅发生在Si中的两个非相对谷之间，因此Si MOSFET或SiGe异质结构中的二维电子气（2DEG）系统是测试和利用这种自旋弛豫机制的天然平台，这是由于界面附近的谷分裂及其通过电门控或施加应力的可调谐性。我们提出的新的自旋弛豫机制可以解释部分的自旋弛豫的贡献，以硅为基础的2DEG系统。
2017-01-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Silicon spin communication
最近的实验突破表明，硅中的电子自旋可以可靠地注入和检测，以及超过1毫米的距离转移。我们提出了一种片上通信的范例，这是基于调制的恒定电流在硅线的自旋极化。通过研究硅中的自旋弛豫和漂移扩散模型，我们提供了该方案的优点。
2011-07-02 cond-mat.mtrl-sci
Slow Voltage Relaxation of Silicon Nanoparticles with a Chemo-Mechanical Core-Shell Model
本文提出化学-力学核壳模型，将硅纳米颗粒视为被固态电解质界面覆盖的核壳结构，用壳层粘弹塑性行为解释硅负极在循环和弛豫期间的电压滞后及对数型电压弛豫，并优于经验Plett模型。
2024-08-02 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.chem-ph
Enhancement of the electronic thermoelectric properties of bulk strained silicon-germanium alloys using the scattering relaxation times from first principles
本研究利用第一性原理方法计算单晶n型硅锗合金的电子热电性能，发现3%拉伸静水压应变在高温高掺杂下可使ZT提高50%，其增强机制在不同Ge组分下分别源于Lorenz数降低和Γ导带谷电子占据导致的电导率增加。
2019-11-27 cond-mat.mtrl-sci
Spin-Orbit Symmetries of Conduction Electrons in Silicon
我们推导出一个自旋相关的哈密顿量，捕捉硅中的区域边缘状态的对称性。我们提出的解析表达式的自旋依赖态和自旋弛豫由于电子-声子相互作用的多通道导带。我们发现与实验结果非常吻合。与直接带隙半导体中的凯恩哈密顿量类似，新的哈密顿量可以用来研究硅中电子的自旋性质。
2011-07-02 cond-mat.mtrl-sci
Defect free strain relaxation of microcrystals on mesoporous patterned silicon
一个完全兼容的衬底将允许在硅（Si）衬底上单片集成高质量的半导体材料，如Ge和III-V族，从而在成熟的低成本Si技术平台上实现新的功能。在这里，我们展示了一个兼容的硅衬底，允许无缺陷的晶格失配材料的外延生长。该方法是基于深图案化的Si衬底，以形成微米级的支柱和随后的电化学多孔化。通过X射线衍射、透射电子显微镜和腐蚀坑计数对外延Ge晶体质量的研究表明，无缺陷微晶具有完全的弹性弛豫。无位错异质外延的实现依赖于多孔微柱的弹性形变与Ge扩散到中孔图案化衬底中衰减Ge/Si界面处的失配应变之间的相互作用，所述多孔微柱在由Ge和Si之间的晶格失配引起的应力下设置。
2022-03-28 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Evolution of the potential-energy surface of amorphous silicon
体系统的能面和它们的动力学性质之间的联系通常很难建立。使用激活-弛豫技术（ART nouveau），我们遵循的势垒分布的非晶硅模型的弛豫程度的函数的变化。我们发现，虽然从初始最小值计算的势垒高度分布，是一个独特的功能，仅取决于分布的水平，反向势垒高度分布，从最终状态计算，是独立的松弛，以下不同的功能。此外，所得的获得或释放的能量分布是这两个分布的简单卷积，表明基本弛豫机制的激活和弛豫部分是完全独立的。这种特征化的能量景观可以用来解释纳米量热测量。
2010-04-20 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Strongly Anisotropic Spin Relaxation in the Neutral Silicon Vacancy Center in Diamond
钻石中的色心是量子技术的一个有前途的平台，了解它们与环境的相互作用对于这些应用至关重要。本文研究了金刚石中硅空位中心中性电荷态的自旋-晶格弛豫（T1）。在20 K以上，T1随温度的变化而迅速减小，表现出奥巴赫过程的特征，并且相对于磁场取向具有很强的各向异性。当磁场的角度相对于缺陷的对称轴旋转时，T1减小超过三个数量级。电子自旋相干时间（T2）遵循相同的温度依赖性，但大大短于T1。我们建议，这些意见的结果从声子介导的过渡到一个低躺的激发态，自旋守恒时，磁场与缺陷轴对齐，我们讨论了可能的候选人为这个激发态。
2017-10-09 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Decay of nuclear hyperpolarization in silicon microparticles
我们研究了室温下从高场移除后，未掺杂和高掺杂硅微粒中核超极化的低场弛豫。对于名义上未掺杂的颗粒，两个弛豫时间尺度被确定为高于0.2 mT的环境场。较慢的T_1s大致与环境场无关;较快的T_1f随环境场的增大而减小。一个通过双电子机制在粒子表面发生核自旋弛豫的模型与实验数据符合得很好，特别是T_1s的场无关性。对于硼掺杂的颗粒，观察到一个单一的弛豫时间尺度。这表明，对于掺杂的颗粒，移动载流子和散装电离受体网站，而不是顺磁性表面状态，是占主导地位的弛豫机制。未掺杂颗粒的弛豫时间不受液体溶液中翻滚的影响。
2011-03-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.med-ph
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
Extended spin relaxation times of optically addressed telecom defects in silicon carbide
本研究利用碳化硅中的钒缺陷，通过光学方法测量自旋弛豫时间，在低温下实现四个数量级的延长，并揭示双声子弛豫机制，为可扩展量子网络节点提供候选方案。
2024-05-25 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Donor-driven spin relaxation in multi-valley semiconductors
我们提出了一个理论的自旋弛豫的电子由于散射的中心电池电位的杂质在硅中。考虑到导带的多通道性质和平移对称性的破坏，自旋翻转幅度由这种短程杂质散射主导，之后电子被转移到$k$空间中不同轴上的谷（所谓的$f$过程）。这些$f$ -过程在所有温度下主导自旋弛豫，其中在低温下散射离开杂质中心晶胞主导，并且在升高的温度下与$Σ$ -轴声子散射。据我们所知，该理论是第一个解释和精确量化的自旋弛豫杂质身份的依赖性。因此，新的形式填补了长期以来$n$型硅自旋弛豫理论的空白，它是有价值的硅基自旋电子器件的表征。
2014-07-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Full first-principles theory of spin relaxation in group-IV materials
我们提出了一个普遍适用的无参数的第一性原理方法来确定电子自旋弛豫时间，并将其应用于技术上重要的第四族材料硅，金刚石和石墨。我们集中在埃利奥特-亚费特机制，自旋弛豫引起的动量散射声子和杂质。在硅中，我们发现一个$\sim T^{-3}$的声子限制自旋弛豫时间T $_1$和一个值的温度依赖性为4.3纳秒，在室温下，与实验一致。对于金刚石和石墨中的声子占主导地位的制度，我们预测一个更强的$\sim T^{-5}$和$\sim T^{-4.5}$的依赖性，限制$T_1$（300 K），分别为180和5.8 ns。本研究的一个关键方面是，我们的方法的参数自由的性质提供了一种方法来研究{ \em任何}类型的杂质或缺陷的自旋输运的影响。此外，我们发现，在硅的自旋混合振幅不遵循$E_g^{-2}$带隙依赖通常分配给III-V族半导体，但遵循一个更弱和相反的$E_g^{0.67}$依赖。在构建硅自旋输运模型时，应考虑这种依赖性。
2012-09-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Highly efficient optical pumping of spin defects in silicon carbide for stimulated microwave emission
我们研究了碳化硅中硅空位相关自旋的泵浦效率。对于插入谐振频率为9.4GHz的微波腔中的晶体，在室温下获得了75的自旋布居数反转因子，饱和光泵浦功率约为350mW。在低温下，由于超过一分钟的异常长的自旋晶格弛豫时间，泵效率急剧增加。根据实验结果，我们找到了碳化硅脉塞可以工作在连续波模式下，并作为一个量子微波放大器的现实条件。
2017-08-31 cond-mat.mtrl-sci
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
Using Light to Polarize and Detect Electron Spins in Silicon
本研究通过测量圆偏振光激发后的发光极化，直接探测了体硅中的电子自旋特性，测定了不同声子辅助跃迁的光学选择定则，并测量了输运技术无法触及条件下的电子自旋弛豫及自由激子自旋特性。
2024-07-26 cond-mat.mtrl-sci
Energy landscape of relaxed amorphous silicon
我们分析了一个很好的放松1000原子模型的非晶硅的能量景观的结构，使用激活-弛豫技术（ART新）。从一个最小值开始产生超过40，000个事件，我们发现激活机制本质上是局部的，它们在整个模型中均匀分布，并且激活能受到断裂一个键的成本的限制，而与机制的复杂性无关。活化能垒分布的整体形状也对配置的确切细节不敏感，这表明良好松弛的配置基本上看到相同的环境。这些结果强调了这种材料中弛豫的局部性质。
2003-01-24 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Amorphous silicon structures generated using a moment tensor potential and the activation relaxation technique nouveau
针对非晶硅原子尺度真实模型构建的长期难题，结合ARTn与MTP生成7种不同原子数的非晶硅模型，经结构、能量、力学性能分析及与实验、现有模型对比，模型吻合度高，还指出需验证连续无规网络假说并探索非晶硅晶化过程。
2025-03-21 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
The role of density in shaping electron trapping in amorphous silicon nitride
Institute for Theoretical Physics, University of Amsterdam（阿姆斯特丹大学理论物理研究所）；Advanced Research Center for Nanolithography（先进纳米光刻研究中心）
该研究分离非晶氮化硅制备中化学计量比与密度对电子俘获的贡献，发现密度通过孔隙率和前驱体可用性调控俘获混合物，揭示了K中心等俘获机制的变化规律。
2026-10-09 cond-mat.mtrl-sci
X-ray phase contrast topography to measure the surface stress and bulk strain in a silicon crystal
通过X射线干涉测量法测量Si晶格参数假设使用无应变晶体，这可能是不真实的，因为由于表面弛豫、重构和氧化引起的内应力。我们使用X射线相衬形貌术来研究干涉仪晶体的加工、退火和涂层的应变灵敏度，通过测量沉积在干涉仪反射镜晶体上的铜膜引起的晶格应变来评估形貌术的能力。一个副产品是在涂层完全松弛后测量表面应力。
2020-04-24 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Electron Paramagnetic Resonance of Boron Acceptors in Isotopically Purified Silicon
在同位素纯化的28Si单晶中，发现Si中B受体的电子顺磁共振（EPR）谱线宽度显著减小。此外，EPR谱中的极窄子结构是可见的，对应于共振时吸收的微波的增强或减少。亚结构的起源归因于同时双激发和自旋弛豫在四能级自旋系统的受体。自旋布居模型定性地描述了实验结果。
2010-03-23 cond-mat.mtrl-sci
Elliott-Yafet Spin-Phonon Relaxation Times from First Principles
我们提出了一个第一性原理的方法来计算声子限制的$T_1$自旋弛豫时间由于Elliot-Yafet机制。我们的方案结合了完全相对论自旋翻转的电子-声子相互作用的方法来计算材料中的带电子的有效自旋反转对称。我们将我们的方法应用到硅和金刚石，我们计算自旋弛豫时间的温度依赖性，并分析不同的声子和谷过程对自旋弛豫的贡献。在50 $-$-300 K温度范围内，计算的硅自旋弛豫时间与实验结果吻合得很好。在金刚石中，我们预测在77 K和300 K下的本征自旋弛豫时间分别为540 $μ$ s和2.3 $μ$ s。我们的工作能够精确预测各种材料中的自旋-声子弛豫时间，为自旋弛豫提供微观见解，并指导基于自旋的量子技术的发展。
2019-06-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Enhanced thermal stability of SiGeSn by suppressing surface-mediated degradation
École Polytechnique de Montréal（蒙特利尔高等理工学院）
本研究通过原位光谱椭圆偏振法发现，超薄氧化物覆盖层可抑制SiGeSn合金表面Sn传输，从而显著提升其热稳定性，为亚稳IV族合金在硅光子学中的集成提供了实用途径。
2026-09-18 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
A new method for measuring excess carrier lifetime in bulk silicon: Photoexcited muon spin spectroscopy
我们用光激发μ子自旋谱测量了硅中光注入的过剩载流子寿命。正μ子深深地植入晶片中可以与过量载流子相互作用，并直接探测体载流子寿命，同时最大限度地减少表面复合的影响。该方法是基于μ子自旋不对称性的弛豫速率，这取决于过剩载流子浓度。通过模拟光照下硅中的四态μ介子模型，了解了其微观机制。我们将该技术应用于不同的注入水平和温度，并证明其注入和温度依赖的寿命光谱的能力。
2017-08-14 cond-mat.mtrl-sci
Locking of electron spin coherence over fifty milliseconds in natural silicon carbide
我们证明了具有天然同位素丰度的碳化硅（SiC）可以在接近0.1秒的出乎意料的长时间内保持硅空位中的相干自旋叠加。通过施加适度的磁场抑制异自旋串扰并结合与核自旋池的动态退耦，可以获得退相干率大大降低的自旋锁定子空间。我们确定了几种声子辅助的自旋晶格弛豫机制，最终限制了量子相干性，并发现它可以在低温下非常长，等于甚至超过8秒。我们的方法可以扩展到其他多原子化合物，并为晶圆级量子技术的改进量子位存储器开辟一条道路。
2016-11-10 cond-mat.mtrl-sci
Self-ion implantation and structural relaxation in amorphous silicon
本文利用FEM研究自离子注入非晶硅的热弛豫，揭示MRO先增强后减弱并最终再结晶，支持PC模型并解释高剂量缺陷与低温放热。
2025-07-24 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Kinetic Activation Relaxation Technique
我们提出了一个详细的描述动力学激活-放松技术（k-ART），一个离格，自学习动力学蒙特卡罗算法与飞行事件搜索。将局部环境和事件生成的拓扑分类与ART nouveau（一种用于寻找过渡态的有效无偏采样方法）相结合，k-ART可以应用于具有非晶格位置原子或具有标准KMC方法无法处理的弹性形变的复杂材料。除了提出的算法的各种元素，我们证明了一般性质的k-ART算法应用到三个具有挑战性的系统：自缺陷湮没在c-Si（晶体硅），自间隙扩散在Fe和结构弛豫在a-Si（非晶硅）。
2011-10-20 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Silicon in the Quantum Limit: Quantum Computing and Decoherence in Silicon Architectures
半导体架构由于其大的工业基础和感知的可扩展性潜力而为量子信息处理（QIP）应用带来希望。硅中的电子自旋特别地可以是用于QIP并且还用于自旋电子学（自旋电子学）应用的优秀架构。虽然电子的电荷很容易被带电栅极操纵，但自旋自由度与电荷波动很好地隔离。固有的小自旋-轨道耦合和自旋零Si同位素的存在促进长的单自旋量子比特相干时间。在这里，我们考虑由于施主，量子阱和量子点，包括由于声子和Rashba自旋轨道耦合的影响，在硅中的局域电子态的弛豫特性。我们的分析受到硅的复杂多谷能带结构和硅量子阱中以前未解决的物理问题的阻碍。我们发现，硅，特别是应变硅中的电子自旋具有良好的退相干特性。在可能的情况下，我们与实验进行比较，以检验我们的理论。我们超越了量子计算机中的相干性问题，进入了控制和测量问题。在半导体结构中，正是自旋弛豫时间如此之长，使得自旋测量如此困难。为了解决这个问题，我们提出了一个新的自旋读出方案，它具有自动自旋初始化，量子计算和量子纠错的重要组成部分的额外好处。我们的研究结果代表了设计和构建硅基量子计算机的重要实践里程碑。
2007-10-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dynamic Nuclear Polarization in Silicon Microparticles
我们报告记录高Si-29自旋极化获得动态核极化微晶硅粉末。这种硅粉末中的未成对电子是由于这种本质上异质的样品的非晶区域中的悬挂键。非晶区中的Si-29核通过由非共振微波辐射驱动的强制电子-核自旋翻转而极化，而结晶区中的核通过跨越结晶边界的自旋扩散而极化。超极化硅微粒具有较长的T1弛豫时间，可用作磁共振成像的示踪剂。
2008-03-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic-field dependence of spin-phonon relaxation and dephasing due to g-factor fluctuations from first principles
本研究利用实时第一性原理密度矩阵动力学模拟 Hahn 回波，预测了 T1、T2 和 T2* 自旋寿命，揭示了 g 因子涨落（尤其是非对角分量）在简单低自旋轨道耦合材料中导致自旋寿命非平凡磁场依赖性的关键作用。
2025-03-06 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Electron-phonon processes of the silicon-vacancy centre in diamond
研究了金刚石中带负电荷的硅空位（$\mathrm{SiV}^-$）中心的基态和激发态的声子诱导电子动力学。测量了4-350 K温度范围内的光学跃迁线宽、跃迁波长和激发态寿命。利用时间分辨荧光技术测量了它们的基态轨道弛豫速率。建立了$\mathrm{SiV}^-$中心激发态和基态热展宽的微观模型。一个涉及单声子跃迁的振动过程被发现，以确定在低温下的基态和激发态的轨道弛豫率。我们讨论了我们的研究结果在基态量子位态的相干性的影响，并提出了方法来延长相干时间的$\mathrm{SiV}^-$量子位。
2014-11-11 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
All-optical initialization, readout, and coherent preparation of single silicon-vacancy spins in diamond
金刚石中的硅空位色心（$\mathrm{SiV}^-$）因其独特的光学性质而引起人们的关注。它表现出光谱稳定性和不可分辨性，有助于有效产生能够证明量子干涉的光子。在这里，我们展示了高保真光学初始化和读出的电子自旋在一个单一的$\mathrm{SiV}^-$中心与$T_1=2.4\pm0.2$ ms的自旋弛豫时间。相干布居捕获（CPT）是用来演示相干制备的暗叠加态的自旋相干时间为$T_2^\star=35\pm3$ ns。这从根本上受到轨道弛豫的限制，对这一过程的理解为通过与声子的工程相互作用来扩展相干性开辟了道路。这些结果确立了$\mathrm{SiV}^-$中心作为固态自旋光子界面。
2014-10-06 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
Density functional theory calculations of the stress of oxidised (110) silicon surfaces
用X射线干涉法测量硅的晶格参数时，假定使用无应变晶体。这可能不是这种情况，因为表面松弛、重构和氧化在不施加任何外力的情况下引起应变。在先前的工作中，该固有应变通过有限元分析来估计，其中表面应力通过具有1 N/m拉伸强度的弹性膜来建模。本文用密度泛函理论计算了表面应力。我们发现一个值超过了所用的标称值，这可能会影响测量精度。
2016-08-05 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Huge (but finite) time scales in slow relaxations: beyond simple aging
在过去几年中进行的实验表明，在各种材料的电导缓慢松弛和老化。在这里，我们提出了实验和理论结果的电导弛豫和老化的情况下，研究的例子多孔硅。即使在室温下，在几个小时的时间尺度上，也可以通过实验观察到弛豫，并且当施加强电场一段时间$t_w$时，随后的弛豫取决于$t_w$。我们推导出一个理论曲线，并表明，所有的实验数据崩溃到它与一个单一的时间尺度作为拟合参数。这个时间尺度被发现是在室温下的数千秒的顺序。通用的理论建议是不微调多孔硅，因此，我们相信的结果应该是普遍的，所提出的方法应该适用于许多其他系统表现出记忆和其他玻璃效应。
2011-10-28 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
