Application of murexide as a capping agent for fabrication of magnetite anodes for supercapacitors: experimental and first-principle studies
本研究通过实验与密度泛函理论，证实骨螺紫作为包覆剂可显著提升多壁碳纳米管-Fe$_3$O$_4$超级电容器负极的电荷转移与电容性能，并揭示了其桥接与螯合的新型成键机制。
2023-07-29 cond-mat.mtrl-sci
Atomistic modeling of functionalized magnetite surfaces with oxidation states
本文提出一种基于蒙特卡罗和铁氧化态交换的原子级建模方法，可在数万原子尺度模拟磁铁矿-羧酸界面，无需重新标定力场参数，并揭示了氧化态分布随覆盖度和表面厚度的变化规律。
2025-07-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Morphology and magnetic properties of Fe3O4-alginic acid nanocomposites
研究了Fe 3 O 4/海藻酸纳米复合材料的形貌、结构和磁性能。磁铁矿Fe 3 O 4纳米粒子和海藻酸包覆的纳米粒子表现出非常不同的性质。海藻酸与磁铁矿纳米颗粒表面的化学键合导致表面磁化强度的恢复。另一方面，它也导致了增强的表面自旋无序和非常规的磁化行为观察到的Fe 3 O 4-AA纳米复合材料在低温下。
2013-09-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A Multi-Technique Study of $CO_2$ Adsorption on $Fe_3$$O_4$ Magnetite
用程序升温脱附（TPD）、电子能谱（UPS和XPS）和扫描隧道显微镜（STM）研究了$CO_2$在$Fe_3$ $O_4$（001）-（$\sqrt{2}$ $\times$ $\sqrt{2}$）R45°表面上的吸附。$CO_2$在与Fe 2+相关的缺陷处结合最强，包括表面重构中的反相畴界和上面并入的Fe材料。在原始表面上，$CO_2$以分子形式吸附在五重配位的Fe 3+位点，结合能为0.4 eV。在每个（$\sqrt{2}$ $\times$ $\sqrt{2}$）R45°晶胞覆盖4个分子以上时，进一步吸附导致第一单层压缩至接近$CO_2$冰层的密度。令人惊讶的是，第二单层的解吸发生在比$CO_2$多层膜（$\approx$ 88 K）更低的温度（$\approx$ 84 K）下，表明亚稳相或扩散限制的岛生长。本文还讨论了优化研究金属氧化物单晶的表面化学的真空系统的设计考虑，包括定量TPD测量的分子束源的校准和表征。
2016-12-14 cond-mat.mtrl-sci
The role of disconnections in redox-induced phase transformation of metal oxides
Max Planck Institute for Sustainable Materials（马克斯·普朗克可持续材料研究所）；Center for Advancing Materials Performance from the Nanoscale (CAMP-Nano), State Key Laboratory for Mechanical Behavior of Materials, Xi’an Jiaotong University（西安交通大学）；Department of Materials Science and Engineering, Delft University of Technology（代尔夫特理工大学）
本研究提出位错连接作为磁铁矿与赤铁矿相变的基本缺陷，通过拓扑模型预测、实验验证和原子模拟，揭示了相界面传播机制，与实验观察高度一致。
2026-09-17 cond-mat.mtrl-sci
Atomic bonding and electrical characteristics of two-dimensional graphene/boron nitride van der Waals heterostuctures with manufactured defects via binding energy and bond-charge model
采用结合能-键-电荷模型研究了二维石墨烯/BN范德华异质结构的原子成键和电学性质。我们通过制造缺陷来操纵它的原子键合和电学性质。我们发现该过程产生了具有平带的能带结构，即，在费米能级上没有色散的水平能带结构。因此，我们的研究是有意义的，因为这是第一次报告，这种平面带的缺陷石墨烯/BN范德华异质结构。
2021-12-21 cond-mat.mtrl-sci
Wannier-functions characterization of floating bonds in a-Si
我们通过密度泛函总能量计算研究了非晶硅中过配位缺陷的电子结构，目的是在微观尺度上理解拓扑和电子性质之间的关系。计算最大局域化的Wannier函数，以表征这些缺陷的成键和电子性质。五重配位缺陷引起离域态延伸到几个最近的邻居，因此非常极化的债券和异常高的玻恩有效电荷的缺陷原子。
1999-11-30 cond-mat.mtrl-sci
Tight-binding molecular-dynamics studies of defects and disorder in covalently-bonded materials
紧束缚（TB）分子动力学（MD）已成为一个强大的方法，用于调查原子尺度的材料结构-特别是结构和电子性能之间的相互作用-弥合经验方法之间的差距，而快速和有效的，缺乏可移植性，和从头算方法，由于过多的计算工作量，在规模和运行时间的限制。在这篇简短的综述文章中，我们研究了TBMD在共价键合半导体缺陷和这些材料的非晶相领域的几个最新应用。
1998-03-26 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
Electronic structure and stability of hydrogen defects in diamond and boron doped diamond: A density functional theory study
采用密度泛函理论计算方法研究了金刚石基体中孤立氢和氢对。本文研究了纯金刚石和掺硼金刚石中孤立和成对氢缺陷在不同可能晶格位置上的电子结构和稳定性。计算表明，孤立的氢缺陷在纯金刚石的键心位置和硼掺杂金刚石的键心褶皱位置是稳定的。在氢对的情况下，H2缺陷（一个氢在键中心，第二个在反键位置）对于纯金刚石是稳定的，而对于硼掺杂金刚石B-H2 BC复合物（一个H原子在B-C键中心的褶皱位置，另一个在B原子的C-C键第一邻居的褶皱位置）是最稳定的。还研究了掺硼金刚石中的多个氢捕获位置。计算结果进行了讨论，并与以前报道的理论结果进行了详细的比较。
2014-04-25 cond-mat.mtrl-sci
Extreme ultraviolet radiation induced defects in single-layer graphene
我们研究了极紫外（EUV）辐射在单层石墨烯中诱导的缺陷。分别研究了在石墨烯中诱导缺陷的两种机制：光子诱导的石墨烯与背景残余气体之间的化学反应，以及由于光子和/或光电子诱导的键断裂而破坏sp2键的网络。拉曼光谱表明，D峰强度增长后，EUV照射与增加水的分压在曝光室。程序升温脱附（TPD）实验证明，EUV辐射导致石墨烯表面上的水解离。由水解离引起的石墨烯的氧化由光子和/或光电子诱导的水解离触发。我们的研究表明，EUV光子裂解sp2键，形成sp3键，导致石墨烯中的缺陷。
2014-01-03 cond-mat.mtrl-sci
Floating bonds and gap states in a-Si and a-Si:H from first principles calculations
本文用赝势从头计算方法详细研究了a-Si和a-Si：H中五配位（T_5）缺陷的电子结构，以及它们的形成和氢化过程中的演化。原子投影态密度（DOS）和对价电荷分布的精确分析清楚地表明了T_5缺陷通过它们的近邻对产生带隙态的基本贡献。与氢的相互作用可以降低能隙中的态密度，消除T_5缺陷。
1999-06-15 cond-mat.mtrl-sci
Probing defects and correlations in the hydrogen-bond network of ab initio water
水的氢键网络的特征在于相对于冰的理想四面体网络存在配位缺陷，其波动决定了液体的静态和时间依赖性。由于拓扑约束，这样的缺陷不是单独出现的，而是高度相关的，以过多的不同对出现。在这里，我们详细讨论了这种相关性的从头算水模型的情况下，并表明它们有有趣的相似之处，定期和有缺陷的水的固相。虽然缺陷相关性涉及偏离理想化的四面体，但它们仍然可以被视为保持高度方向性的较弱的氢键。我们还研究了如何的结构和人口的协调缺陷的影响近似原子间的潜力，发现在大多数情况下，的氢键网络的定性特征是非常强大的。
2016-02-10 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Probing interlayer van der Waals strengths of two-dimensional surfaces and defects, through STM tip-induced elastic deformations
一种方法来测试层间结合强度的二维（2D）表面和相关的一个（1D）和两个（2D）-维表面缺陷，使用扫描隧道显微镜针尖诱导变形，证明。表面弹性形变特性的软2D单原子片的石墨烯和石墨相比，NbSe 2表示相关的关联与潜在的本地键合配置。二维石墨莫尔图案的表面变形揭示了层间范德华强度在其域中的变化。这些结果有助于理解一维晶界以及晶粒的可比层间结合强度。异常现象相关的探测二维材料在小间隙距离作为应变的函数进行了讨论。
2023-03-07 cond-mat.mtrl-sci
Relation between the strength and dimensionality of defect-free carbon crystals
在从头计算的基础上，得到了一维、二维和三维碳晶体中原子间键的强度。结果表明，随着晶体维数的降低，原子键强度几乎呈线性增加。确定了晶体强度随维数减小而增大的原因是原子配位数减少和原子键方向夹角增大。根据这些数据，证实了一维晶体具有最大强度，碳炔的强度是材料强度的绝对上限
2015-04-01 cond-mat.mtrl-sci
A microscopic description of light induced defects in amorphous silicon solar cells
使用量子和经典的计算方法相结合，我们在非晶硅的电子结构模型，以获得负责太阳能电池的光致退化的微观原子配置的理解。我们证明，应变硅键的区域可能是重要的悬空键为载流子的陷阱。此外，我们的研究结果表明，缺陷优先形成时，在非晶硅中的区域包含一个洞和光诱导激发。这些结果与实验观察到的温度、时间和压力的令人困惑的依赖关系一致。
2008-07-08 cond-mat.mtrl-sci
Dangling bonds in a-Si:H revisited: A combined Multifrequency EPR and DFT Study
用多频脉冲电子顺磁共振（EPR）谱研究了未掺杂氢化非晶硅（a-Si：H）中的顺磁配位缺陷。在高磁场下，谱分辨率的提高揭示了g张量的菱形分裂，其主值为：g_x=2.0079，g_y=2.0061和g_z=2.0034，并显示出明显的g应变，即，主要的价值是广泛分布的。此外，多频方法产生精确的^{29}Si超精细数据。密度泛函理论（DFT）对26个计算机生成的a-Si：H悬挂键模型的计算得到的g值接近实验数据，但偏离超精细相互作用值。我们发现，在a-Si：H的顺磁配位缺陷更离域比计算机生成的悬挂键缺陷，并讨论模型来解释这种差异。
2011-09-17 cond-mat.mtrl-sci
Vacancy-Enhanced $N-N$ Bonding and Deep Level Complex Defect Formation in $β-Ga_2O_3$
International Research Centre Magtop, Institute of Physics Polish Academy of Sciences（波兰科学院物理研究所马格托国际研究中心）；Institute of Plasma Physics and Laser Microfusion（等离子体物理与激光微聚变研究所）；Institute of Fundamental Technological Research Polish Academy of Sciences（波兰科学院基础技术研究所）；Institute of Microelectronics and Optoelectronics, Warsaw University of Technology（华沙理工大学微电子与光电子研究所）；National Center for Nuclear Research（国家核研究中心）；The Centre for Advanced Materials and Technologies, CEZAMAT at the Warsaw University of Technology（华沙理工大学先进材料与技术中心CEZAMAT）
通过第一性原理计算研究了β-Ga₂O₃中氮相关缺陷复合物的形成与电子性质，发现空位辅助配置增强了局部晶格松弛并降低了N-N距离，尽管这些配置未完全形成分子N₂特性，但所有配置均在带隙内引入局域电子态，作为深陷阱中心限制载流子传输，促进半绝缘行为和电流阻断特性。
2026-10-15 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
Electrically detected magnetic resonance of carbon dangling bonds at the Si-face 4H-SiC/SiO$_2$ interface
基于SiC的金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）在电力电子应用中具有重要意义。然而，在SiC/SiO $_2$界面处的电活性缺陷降低了器件的理想性能。相关的微观缺陷可以通过电子顺磁共振（EPR）或电检测磁共振（EDMR）来识别。这有助于确定制造工艺的哪些变化可能会导致器件性能和可靠性的进一步提高。EDMR测量显示，在不同处理的MOSFET中，尽管在测量的$g$ -因子中观察到一些差异，但具有非常相似的主导超精细（HF）光谱。在这里，不同的SiC MOSFET测得的HF光谱进行了比较，有人认为，在所有的设备中存在相同的主导缺陷。与模拟的C悬挂键（P $_\textrm{bC}$）中心和硅空位（V $_\textrm{Si}$）的光谱数据的比较表明，P $_\textrm{bC}$中心是一个更合适的候选人来解释所观察到的HF光谱。
2017-09-25 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
Optimizing surface defects for atomic-scale electronics: Si dangling bonds
利用扫描隧道显微镜探测表面缺陷是原子尺度电子学和量子信息技术应用的一个有前途的平台。使用第一性原理计算，我们演示了如何设计氢化Si（100）表面上的悬挂键（DB）缺陷，这会产生可用于原子级器件的孤立杂质态。特别是，我们表明，样品厚度和双轴应变可以作为控制参数来设计DB缺陷的电子性能。而在厚的Si样品中，中性DB状态与体价带共振，双金属样品（1-2 nm）导致间隙中的隔离杂质状态;对于DB对和DB线观察到类似的行为。应变进一步将DB与价带隔离，应变响应严重依赖于样品厚度。这些发现为电子和量子信息应用提供了调整表面缺陷性质的新方法。最后，我们提出了一个一致的和统一的解释，在文献中提出的DB缺陷氢化硅表面，合理化不同的实验和模拟之间的明显差异。
2017-07-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Energy of bond defects in quantum spin chains obtained from local approximations and from exact diagonalization
研究了铁磁和反铁磁键缺陷对反铁磁自旋链基态能量的影响。在不存在平移不变性的情况下，通过幂算法的迭代修改，数值获得了完整Hamilton量的能谱。在平行，近似的分析能量从本地键近似，这里提出。这种近似结果在平均场近似的显着改善，在可以忽略不计的额外计算工作。
2007-08-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Structure, stability and defects of single layer h-BN in comparison to graphene
我们通过分子动力学研究了单层h-BN的结构特性，并与石墨烯进行了比较。我们表明，Tersoff键序潜力开发BN的Albe，Moller和Heinig给出了一个热稳定的六方单层的弯曲常数κ = 0.54 eV，在T = 0。我们发现，晶格参数的非单调行为，原子间距离的膨胀和弯曲刚度随温度的增长是定性类似的石墨烯。相反，点缺陷的能量是非常不同的：而不是斯通威尔士缺陷，在h-BN中的两个最低能量的缺陷涉及一个断裂的键或一个N原子的平面外位移，形成一个四面体与三个B原子在平面上。我们提供的形成能和估计的能量障碍。
2013-02-21 cond-mat.mtrl-sci
Enhancing the bond strength in meta-crystal lattice of architected materials
由粉末床熔融金属增材制造技术生产的建筑材料提供了复杂结构层次的实现，这些结构层次模仿晶体塑性的原理，同时仍然是超轻量的，尽管存在根深蒂固的多尺度缺陷，包括由熔池中复杂的热机械瞬态引起的微观结构异质性。在这里，我们制造亚晶316 L不锈钢微晶格结构的选择性激光熔化过程中利用应变局部化机制，类似于位错滑移介导的塑性体结构。构建角度被观察到是产生缺陷的主要影响因素，并且固有空隙的存在是会破坏其作为机械超材料的结构性能的主要缺点。然而，在空间相关的位错网络和微偏析的细胞亚结构的形式的其他缺陷克服了强度-延展性的权衡，并使散装结构相比，包括传统的钢的其他工程材料。通过利用这种内在的强化机制，可以在采用冶金学的硬化原理的基础上增强（或控制）亚晶体的结合强度（即，支柱强度）以设计具有期望性质的材料。
2019-10-23 cond-mat.mtrl-sci
Generalized estimates for the density of oxide scale in the range from 0 C to 1300 C
研究了高温过程中钢材表面形成的氧化皮作为一种复合材料，其主要固体成分一般为浮氏体、磁铁矿、赤铁矿和金属铁。为了估计在0 ℃至1300 ℃的温度范围内这些组分中的每一种的密度，提出了与线性热膨胀系数的经验函数相一致的公式，该公式是作者早先通过概括来自公开来源的数据而获得的。居里和多晶型转变温度作为可变参数包括在这些通用公式中，这允许考虑由于杂质、晶格缺陷、颗粒尺寸、冷却速率和其它因素引起的相变的可动性。当指定临界温度的特定值时，公式的其他参数将自动重新计算。在一种特殊形式下，所提出的公式对应于临界温度的基本值。根据给出的计算实例，氧化皮的真实（不包括孔隙）密度可为约5200至5600 kg/m3，这取决于温度和组分的百分比，由此可在570 ℃的区域中观察到局部密度最小值，这是由于浮氏体分解成磁铁矿和铁。建议的方法用于在其表面上的氧化皮的存在下的钢制品的加工的数学模拟。
2021-10-19 cond-mat.mtrl-sci
First-Principles Study on Leakage Current through Si/SiO$_2$ Interface
采用第一性原理计算，对Si/SiO $_2$界面层结构缺陷与漏电流的关系进行了理论研究.我发现通过悬空键的界面的漏电流比没有任何缺陷的界面大530倍，这预计会导致介电击穿。悬空键的方向与氧化物作为绝缘体的性能密切相关。此外，还证明了用氢原子终止悬空键对减小漏电流是有效的。
2009-05-04 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
High-fidelity simulations of CdTe vapor deposition from a new bond-order potential-based molecular dynamics method
CdTe是一种特殊的半导体材料，用于制造成本最低的太阳能电池，而CdTe基的Cd 1-xZnxTe合金是辐射探测应用的主要半导体材料。然而，材料目前实现的性能仍远低于理论预期。这是因为在CdTe晶体生长过程中容易形成的限制性质的纳米级缺陷在实验中难以探索。在这里，我们证明了键级势为基础的分子动力学方法的能力，用于预测在气相沉积模拟过程中的CdTe薄膜的晶体生长。这样的方法可以开始使得能够准确地探索在CdTe晶体的气相沉积期间产生的缺陷。
2012-06-19 cond-mat.mtrl-sci
Understanding defects in amorphous silicon with million-atom simulations and machine learning
本研究利用百万原子量子精度模拟与机器学习，统一分类非晶硅缺陷，修正浮动键模型并发现五重配位缺陷聚集，为无序材料缺陷理解提供新视角。
2023-08-31 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Healing of a Topological Scar: Coordination Defects in a Honeycomb Lattice
本文提出蜂窝晶格生长边缘的二配位原子缺陷会引发五边形向错，其拓扑与化学特性的不匹配导致高斯曲率“振铃”效应，产生广阔愈合区域并可能催生半无限晶界。
2025-04-04 cond-mat.mtrl-sci
Correlated disorder in a well relaxed model binary glass through a local SU(2) bonding topology
定量地理解松弛玻璃态结构的微观约束是发展非晶态固体结构演化和塑性的微观理论的关键。在这里，我们证明了这样一个理论的适用性的局部键合约束D。R. Nelson [Phys.Rev.B28，5515（1983）]，用于经历了跨越10微秒物理模拟时间的等温退火模拟的模型二元Lennard-Jones玻璃结构。通过引入一个修改后的自由基Voronoi镶嵌，消除了一些模糊性，在最近的邻居债券如何枚举，它被发现，一个大比例（$>95\%$）的本地原子环境遵循的连接规则的SU（2）拓扑结构的纳尔逊的工作，导致在一个密集的网络的向错线特征的缺陷债券。此外，它是数字显示，低能量玻璃结构对应于降低水平的键长挫折，从而最小缺陷的键缺陷网络。然后证明，这样的缺陷网络提供了一个框架，在其中分析热激活的结构激发，揭示那些高能量/低密度区域不遵循的连接性约束更有可能进行结构重排，往往会导致局部松弛，以创建新的SU（2）局部拓扑内容结束。
2020-07-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Comparison of analytic and numerical bond-order potentials for W and Mo
键级势（BOPs）是从紧束缚（TB）近似推导出来的，它提供了一个线性尺度的相互作用原子系统的能量和力的计算。虽然数值BOP涉及响应（格林）函数的数值积分，但能量和原子间力的表达式在解析BOP的形式体系内是解析的。在本文中，我们提出了一个详细的比较数值和分析BOP。我们使用已建立的bcc难熔金属W和Mo的参数化和测试结构的能量差异;四方，三方，六方和正交变形路径;点缺陷的形成能量以及声子色散关系。我们发现，对于能量的计算，数值和解析BOP通常非常一致。与数值BOP不同，解析BOP中的力正好对应于能量的负梯度。这使得有可能使用的分析BOP在动力学模拟，并导致改进的预测缺陷能量和声子相比，数值BOP。
2016-06-06 cond-mat.mtrl-sci
Correlating Chemical Reaction and Mass Transport in Hydrogen-based Direct Reduction of Iron Oxide
本研究通过原位X射线散射与显微成像，直接测量10纳米磁铁矿颗粒在H2还原中FeO生成/消耗与团聚的关联，揭示初始反应各向异性及烧结后各向同性，为多尺度铁矿石还原模型提供关键实验依据。
2023-03-06 cond-mat.mtrl-sci
Carbon doping of GaN: Proof of the formation of electrically active tri-carbon defects
碳掺杂用于获得半绝缘GAN晶体。如果碳掺杂浓度超过$5*10^{17}$ $cm^{-3}$，则碳原子逐渐形成三原子簇。三碳缺陷结构通过对缺陷的局部振动模式（LVMs）的同位素效应明确地证明，所述缺陷的局部振动模式（LVMs）最初发现于在$1679$ $cm^{-1}$和$1718$ $cm^{-1}$处含有天然同位素组成$(~99 $ %$ ^{12}C, ~1$ % $ ^{13}C)$的碳的样品中。基于谐波振荡器模型，考虑到可能的同位素组合的概率，对富含$^{13}C$同位素（~ 99%和~ 50%）的样品的LVMs的数量、光谱位置和强度进行了一致性解释。包括偏振依赖性的LVM吸收，我们表明，三碳缺陷形成三原子分子状结构在两个晶体学上不同的配置：一个基本的配置与碳键附近的基面和一个轴向配置与碳键之一沿c轴。最后，在额外的带隙以下照明下的LVMs的消失被解释为缺陷充电，即三碳缺陷在带隙内具有至少一个电荷状态跃迁能级，并且有助于光吸收以及电荷平衡。
2020-04-06 cond-mat.mtrl-sci
A Finite-Size Supercell Correction Scheme for Charged Defects in One-Dimensional Systems
我们提出了一个新的有限尺寸修正方案，在密度泛函理论中计算一维系统中带电缺陷和杂质的形成能。超原胞几何结构中的能量修正是通过求解由各向异性介电常数张量描述的连续介质模型中的泊松方程来获得的，其中缺陷电荷分布来自第一性原理计算。我们实施我们的计划来研究硅纳米线中的杂质和悬挂键，并证明了带电缺陷的形成能量随着超晶胞尺寸迅速收敛。
2014-02-24 cond-mat.mtrl-sci
Defect-induced localization of information in 1D Kitaev model
本文用精确对角化研究含三类局部键缺陷的一维Kitaev模型，通过自旋关联与OTOC发现信息在缺陷处被俘获局域化，可用于缺陷检测与表征。
2024-01-27 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Theoretical evidence for unexpected O-rich phases at corners of MgO surfaces
现实的氧化物材料通常是半导体，特别是在高温下，并且它们的表面在结构缺陷如台阶和拐角处包含欠配位原子。利用混合密度泛函理论和从头算原子热力学，我们研究了在氧气氛下处于热力学平衡的p型掺杂MgO（100）面角缺陷处的成键、断键和载流子俘获的相互作用.我们表明，通过操纵表面原子的协调，可以大大改变，甚至扭转的顺序的稳定性还原与氧化的表面网站。
2017-06-18 cond-mat.mtrl-sci
Inhomogeneous Defect Distribution in Mixed-Polytype Metal Halide Perovskites
角、边、面共八面体网络之间的竞争是导致金属卤化物钙钛矿薄膜中相不均匀性的原因之一。在这里，我们探测带电荷的碘空位分布和运输之间的交界处的立方和六方多型的CsPbI $_3$从第一性原理材料模型。我们预测在共享面的区域，这与较长的Pb $-$ I键长，并导致局部缺陷浓度增加百万倍，较低的缺陷形成能量。预计这些缺陷在共享面区域中更具移动性，并且空位介导扩散的活化能降低。我们的结论是，六方相夹杂物或界面将作为缺陷汇，可以捕获电荷，并提高电流-电压滞后的钙钛矿基太阳能电池和电气设备。
2022-11-02 cond-mat.mtrl-sci
Hydrogen and muonium in diamond: A path-integral molecular dynamics simulation
在正则系综下，用路径积分分子动力学模拟研究了金刚石中孤立的氢、氘和μ 鎓。在100 ~ 800 K范围内分析了这些点缺陷的变温特性。原子间的相互作用模型的紧束缚势拟合密度泛函计算。这些类氢杂质最稳定的位置在C-C键中心。振动频率已获得从线性响应的方法，在有限温度下的原子位移的相关性的基础上。结果表明，在键中心位置的杂质振动中存在较大的非谐效应，这使得振动模式相对于谐波近似变得更硬。零点运动引起电子能隙中缺陷能级的明显位移，这是电子-声子相互作用的结果。当用μ素取代氢时，这个缺陷能级下降了70 meV。
2006-06-02 cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetism in defect-ridden oxides and related materials
高温铁磁性在含少量磁性掺杂物的氧化物薄膜和纳米颗粒中的存在仍然存在争议。有些人认为这些材料是稀磁半导体，而另一些人认为它们是铁磁性的，只是因为磁性掺杂剂形成了二次铁磁性杂质相，如钴金属或磁铁矿。也有d0系统和其他不含磁性离子的缺陷氧化物的报道。在这里，我们调查二氧化钛（金红石）含有1 - 5%的铁阳离子，并发现，室温铁磁性的脉冲激光沉积制备的薄膜是不是由于磁有序的铁。薄膜既不是稀磁半导体，也不是铁基铁磁杂质相的宿主。提出了一种新的缺陷相关的铁磁性模型，该模型涉及自旋分裂缺陷带，该缺陷带由来自邻近电荷库的电荷转移填充，在本例中，氧化物晶格中的Fe 2+和Fe 3+离子的混合物。该模型的相图显示了非均匀的Stoner铁磁性如何取决于电子总数Ntot、Stoner交换积分I和缺陷带宽W;带占有率由d-d库仑相互作用U决定。存在铁磁金属、半金属和绝缘体以及铁磁金属和绝缘体的区域。高温斯通纳磁性的一个特征是无滞后磁化曲线，其在室温以下实际上与温度无关。这与由局部偶极场确定的游荡铁磁轴有关。磁化强度受缺陷浓度的限制，而不受3d掺杂的限制。只有1 - 2%的薄膜是磁性有序的。
2010-03-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Self healing of vacancy defects in single layer graphene and silicene
利用第一性原理计算研究了石墨烯和硅烯中空位缺陷的自修复机制。我们研究了吸附原子的吸附、扩散、空位的形成，揭示了单层石墨烯和硅烯的单、双和三空位愈合的原子机制。硅原子吸附在硅烯的顶位上，通过推动下面的一个硅原子形成哑铃状结构。石墨烯中的单空位的非对称重构是通过两个悬挂键的重新键合和通过剩余的不饱和悬挂键获得显著的磁矩而引起的。在硅烯中，围绕单个空位的三个二重配位原子通过重新键合变为四重配位原子。通过新键形成获得的能量成为重建的驱动力。在外界原子的供给下，石墨烯的空位缺陷在完全愈合的同时，硅烯空位在愈合的过程中会形成Stone-Wales缺陷。通过重构空位缺陷来改变悬浮的单层石墨烯和硅烯的电子和磁性。
2013-08-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-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
Coordination-resolved scoping of local bond relaxation and electron binding-energy shift
作为STM/S、U/XPS和APECS的补充，BOLS-NEP理论使ZPS（美国专利）能够提取与吸附原子、点缺陷、平台边缘、单层表皮、纳米晶体、杂质和界面相关的键弛豫和相关能量学、局域化、量子俘获和电子极化的原子、动态、局部和定量信息。蒸馏水无处不在地占据主导地位，并将推动化学和物理的不协调。
2015-01-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Deuteration removes quantum dipolar defects from KDP crystals
本研究通过全原子路径积分分子动力学模拟揭示KDP与DKDP性质差异的微观机制，发现质子隧穿产生的偶极缺陷在KDP中持续存在而在低温DKDP中消失，解释了二者极化、熵及热容的差异，该机制适用于整个KDP族晶体。
2024-04-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Non-affine lattice dynamics of defective fcc crystals
缺陷晶体的机械、热和振动性质在许多不同的背景下都很重要，从冶金学和固态物理到最近的软物质和胶体物理。在这里，我们研究了两种不同的模型的无序面心立方晶格，随机删除键和空位，分别在非仿射晶格动力学的框架内。我们发现，这两个系统具有相同的缩放的剪切模量与新定义的反演对称性破缺（ISB）参数，这表明，局部反演对称性破缺周围的非仿射软化的剪切模量的普遍根源。这一发现使我们能够推导出解析关系的非仿射（零频率）的剪切模量作为一个函数的空位浓度与数值模拟非常一致。然而，由于微结构无序度的不同，在空位和键耗尽情况下，局域ISB参数的空间涨落是不同的。空位fcc表现出相对更异质的微观结构无序（由于配位数$Z$的更宽分布），这反映在DOS中玻色子峰频率与平均$\bar{Z}$之间的不同标度关系中。这些差异是不太重要的，在低空位浓度，在那里的空位fcc的数值DOS可以很好地描述理论上的相干势近似，这里提出的键耗尽fcc晶格在3D。
2017-07-24 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Modulation of Point Defect Properties Near Surfaces in Metal Halide Perovskites
本研究通过第一性原理计算揭示了金属卤化物钙钛矿中缺陷形成能随表面深度的饱和指数变化规律，发现表面与体相缺陷性质差异显著，为系统处理钙钛矿太阳能电池的非辐射损耗提供了理论依据。
2024-07-02 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
The common attribute shared by defects, surfaces, and nanostructures: the BOLS-NEP notion
原子欠配位使缺陷、表面和纳米结构在电子结合能、晶格振荡频率、弹性和塑性（IHPR）、热稳定性、光子发射性、反应性、超疏水性、自旋分辨拓扑边缘和单层高TC超导性等方面具有吸引力，通过局部键收缩、量子俘获和极化。
2019-12-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con physics.app-ph
Energetics and stability of vacancies in carbon nanotubes
在这项工作中，我们提出了从头计算的形成能量和不同类型的多空位在碳纳米管的稳定性。我们证明，在石墨烯的情况下，重建的缺陷有显着的影响管的能量。特别地，五边形的形成消除了悬挂键，从而降低了形成能。这种竞争导致具有偶数个碳原子的空位被移除以更稳定。最后，幻数的出现表明更稳定的缺陷可以表示为一个模型的形成能量，这是基于未重构的系统，五边形和松弛后形成的缺陷的最终形式的悬空键的数量。
2010-11-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Radical-free dynamic nuclear polarization using electronic defects in silicon
直接动态核极化的1H核在冷冻水和水-乙醇的混合物证明使用硅纳米粒子作为极化剂。在硅表面附近的悬挂键网站的电子自旋被确定为源的核超极化。这种新的极化方法为表面工程纳米结构的制造开辟了新的途径，以创建高核自旋极化的解决方案，而不引入污染的自由基，并为吸附到表面上的分子的研究。
2012-06-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The role of N defects in paramagnetic CrN at finite temperatures from first-principles
高温下顺磁性材料中缺陷的模拟是对固体理论的一个巨大挑战，因为磁性无序、振动和结构弛豫的相互作用。CrN是这样一种材料，其中这些效应由于强磁晶格耦合和偏离标称1：1化学计量的趋势而特别大。在这项工作中，我们提出了第一性原理研究在CrN中的氮空位和氮杂原子在高温下。我们报告的形成能量学，几何形状的金属氮二聚体，和电子结构的影响所造成的缺陷。发现空位形成能为2.28 eV，温度对空位形成能的影响很小; N间隙原子以$\big<111\big>$定向分裂键的形式形成能为3.77 eV，在1000 K时增加到3.97 eV。空位被发现添加三个电子，而分裂键间隙添加一个电子的导带。无缺陷的CrN的带隙由于振动而模糊，尽管很难从我们的计算中得出关于带隙关闭的确切温度的结论。然而，很明显，在900 K时，费米能级上的电子态密度不为零。在300 K，我们的结果表明，一个边界的情况下，带隙即将关闭。
2014-10-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Intrinsic Defect Formation in Peptide Self-Assembly
与传统材料中广泛研究的缺陷相反，我们在这里首次报告了自组装肽纳米结构中固有缺陷形成机制的系统研究。采用简化的动力学分级模型进行蒙特卡罗模拟，结果表明，在形态转变过程中，层弯曲模在两端的对称性破缺是导致本征缺陷形成的主要原因，其微观根源是沿侧链方向的层堆积与沿氢键方向的层生长之间的不匹配.此外，缺陷形成不影响自组装结构的手性，其由肽自组装过程的初始步骤决定。
2015-04-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
