Multiterminal Nanowire Junctions of Silicon: A Theoretical Prediction of Atomic Structure and Electronic Properties
采用经验方案，详细描述了一类新的奇异硅纳米团簇的原子结构，即中心二十面体核（Si-IC）和从Si-IC顶点生长的五角花瓣（Si-PP）.结果表明，Si-IC/Si-PP界面的形成是积极的优先。硅纳米结构的一些实验观察可以通过所提出的物体的存在来解释。扩展休克尔理论的电子结构计算表明，所提出的对象作为纳米隧道结的能力。
2007-09-14 cond-mat.mtrl-sci
Versatile electronic properties and exotic edge states in single-layer tetragonal silicon carbides
采用密度泛函理论计算了三种单层四元碳化硅（SiC），分别命名为T1，T2和T3。虽然这三种结构具有相同的拓扑几何结构，但它们具有从半导体（T1）、半金属（T2）到金属（T3）的多种电子性质，这种多样性源于Si和C原子之间的丰富键。三种SiC的纳米带也显示出有趣的电子性质。特别是，T1纳米带具有奇异的边缘态，其中电子仅分布在一个边缘的硅或碳原子上。T1纳米带的带隙是恒定的，因为边缘态之间没有相互作用。
2016-01-10 cond-mat.mtrl-sci
Dynamical brittle fractures of nanocrystalline silicon using large-scale electronic structure calculations
发展了一种大尺度电子结构计算的混合方案，并将其应用于$^5$原子数大于10的纳米晶硅。在[001]方向的外载荷作用下模拟了动态断裂过程。结果表明，裂纹在（001）面上各向异性扩展，重构表面呈现非对称二聚体。台阶结构在较大的系统中形成，这被理解为纳米尺度和宏观尺度样品之间交叉的开始。
2003-07-10 cond-mat.mtrl-sci
Fluorination Effects on the Structural Stability and Electronic Properties of sp3 Type Silicon Nanotubes
采用密度泛函理论研究了氟化sp3硅纳米管及其相应的硅纳米线沿不同晶向的结构和电子性质以及相对稳定性。发现结构稳定性随氟表面覆盖率线性增加，并且对于超过25%的覆盖率，预测管状结构比它们的线状对应物更稳定。完全氟化的系统的带隙低于其完全氢化的对应物的带隙，对于具有相对低的硅摩尔分数的系统，带隙最多为0.79 eV。随着硅摩尔分数的增加，这些差异似乎减小。对于混合氢化和氢化表面装饰方案，带隙通常位于完全氢化和完全氟化系统的值之间。此外，硅纳米管的带隙值被发现是更敏感的氟表面覆盖比硅纳米线。这些结果表明，表面功能化可用于控制窄的准一维硅纳米结构的稳定性，并开辟了化学剪裁其电子性质的道路。
2013-05-08 cond-mat.mtrl-sci
Atomically flat two-dimensional silicon crystals with versatile electronic properties
硅（Si）由于其在半导体科学和技术中的重要性而被广泛研究。虽然寻找具有不寻常特性的新三维（3D）Si晶体的努力取得了一些进展，但其二维（2D）相尚未被探索。在这里，基于一个新开发的系统$ab$ $initio$材料搜索策略，我们报告了一系列新颖的二维硅晶体与前所未有的结构和电子性能。新的结构表现出完美的平面最外表面层的扭曲的六边形网络与它们的厚度变化与内部的原子排列。通过改变厚度和表面氧化，可以实现电子性质的巨大变化，从半金属到具有间接能隙的半导体，甚至到具有直接能隙的半导体。我们预测的具有平坦表面和可调电子特性的2D Si晶体将为硅基2D电子技术的发展提供指导。
2017-09-06 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
Structural, electronic, and optical properties of the C-C complex in bulk silicon from first principles
硅中CiCs复合物的结构长期以来一直是争论的主题。许多理论和实验研究试图阐明这些缺陷的性质，这些缺陷是发光G中心的起源。这些缺陷与激光中的应用相关，并且控制它们在体硅中的形成和浓度将是有利的。因此，了解它们的结构和电子性质至关重要。在本文中，我们提出的结构，电子和光学性质的四种可能的配置的CiCs复杂的体硅，即A-，B-，C-和D-形式。用密度泛函理论和多体微扰理论研究了它们的构型。我们的研究结果表明，在某些实验中，C型被误解为B型。我们的光学研究也倾向于排除任何贡献的A-和B-形式的光发射。综上所述，我们的研究结果表明，C-形式可能在重碳掺杂硅中发挥重要作用。
2018-09-05 cond-mat.mtrl-sci
The Effect of Element Composition on the Structural and Electronic Properties of Carbon, Silicon, Silicon Carbide, and Boron Nitride Gyroid Schwarzites
黑云母是呈现负高斯曲率的多孔结构。虽然最初提出的碳，原则上，其他元素的施瓦茨是可能的。在这项工作中，我们已经进行了详细的调查的元素组成（C，Ge，Si，SiC和BN）的结构，电子和光学性质的螺旋状施瓦济结构，所谓的G688的效果。DFT模拟使用著名的SIESTA代码进行。结果表明，这些同素异形体结构的形成能值与其它同素异形体结构的形成能值在相似的范围内，并且在1000~K范围内是热稳定的。从电子分析，我们的结果表明，所有的结构，除了碳的，目前的半导体特性。从光学性质来看，除了红外区只有硅和锗表现出一定的吸收外，其他结构都只在可见光和紫外区表现出光学活性，并且都具有较大的折射率值。对于反射率，除了Si和Ge的施瓦济体反射近40%的光外，其它施瓦济体都表现出较低的反射率。这些特性使它们成为光电应用的良好候选者，例如红外/紫外线吸收剂和紫外线阻断剂。
2022-08-19 cond-mat.mtrl-sci
Compelling experimental evidence of a Dirac cone in the electronic structure of a 2D Silicon layer
石墨烯的显着特性源于其二维（2D）结构，在布里渊区（BZ）的角落处电子态的线性分散形成狄拉克锥。从那时起，已经提出了基于硼、硅、锗、磷、锡和金属二硫族化物的其他2D材料。在这里，我们提出了一个单一的硅层的Au（111）使用低能电子衍射（LEED），高分辨率角分辨光电子能谱（HR-ARPES）和扫描隧道显微镜（STM）的实验研究。HR-ARPES数据显示了令人信服的证据，即硅基二维覆盖层是导致观察到的价带中线性分散特征的原因，费米速度为v_F ~10^（+6）m.s^（-1），与石墨烯的费米速度相当。STM图像显示出扩展的均匀畴，为硅基光电器件的制造提供了一条可行的途径。
2018-11-03 cond-mat.mtrl-sci
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
Electronic Transport in the Silicon Carbide Semiconductor in Phase 3C
在这项工作中，我们研究，理论上，电子迁移率的碳化硅半导体在3C相，命名为3C-SiC。3C-SiC在极端条件下显示出巨大的应用潜力。因此，对这种半导体的电子迁移率的研究具有很大的意义。本文从理论上推导了在恒定电场作用下n型掺杂3C-SiC半导体中载流子的漂移速度、位移和迁移率。分析了这些输运性质随电场强度和温度的变化关系。为此，使用具有源项（低强度电场）和运动阻力项（电阻）的微分运动方程。
2023-02-21 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
Tailoring electronic properties of multilayer phosphorene by siliconization
控制二维（2d）材料的电子性质的厚度依赖性是其大规模应用的主要目标之一。在这里，采用第一性原理计算方法，我们预测，硅与多层磷烯（2d-P）的相互作用，可以导致形成高度稳定的2d-SiP和2d-SiP $_2$化合物与弱层间相互作用。我们的分析表明，这些系统是半导体的带隙能量，可以通过改变厚度和堆叠顺序。具体地，磷烯的硅化允许设计具有比2d-P中的电子性质显著更弱的厚度依赖性的2d-SiP $_x$材料，并且开发用于它们的定制的方法。我们还揭示了2d-SiP $_x$的电子性质的空间依赖性，突出不同层的有效带隙的差异。特别是，我们的研究结果表明，在多层二维系统的中心层确定整体的电子性能，而最外层的作用是明显较小。
2017-12-04 cond-mat.mtrl-sci
Thermal evolution of silicon carbide electronic bands
特别是，直接观察半导体在宽温度范围内的各个能带的温度依赖性并不简单。然而，这个基本性质是理解半导体的电子-声子耦合的先决条件。本文将\emph{ab initio}多体微扰理论应用于六角碳化硅（SiC）晶体上的电子-声子耦合，并确定了能带的温度依赖性。我们发现在0~K的带隙中存在一个显著的电子-声子重整化。导带和价带都在高温下发生位移，表现出不同的行为。我们将我们的理论结果与观察到的SiC能带边缘的热演化进行了比较，并根据高温SiC电子学和缺陷量子比特操作讨论了我们的发现。
2019-12-18 cond-mat.mtrl-sci
Large-scale electronic-structure theory and nanoscale defects formed in cleavage process of silicon
几种方法被构造用于大规模电子结构计算。测试计算是用多达10^7个原子进行的。作为应用，本文采用分子动力学模拟研究了硅的解理过程。除了（111）-（2x 1）表面的基本形成过程外，我们还得到了纳米级缺陷，即台阶的形成和解理路径向最喜欢的（实验观察到的）平面的弯曲。这些结果与实验相一致。此外，模拟结果预测了一个明确的台阶结构的解理表面上，这显示了一个偏置依赖的STM图像。
2005-08-11 cond-mat.mtrl-sci
The theoretical DFT study of electronic structure of thin Si/SiO2 quantum nanodots and nanowires
采用B3 LYP/6- 31 G * 和PW PP LDA近似，用团簇和PBC方法研究了一组具有窄界面的薄（直径为1.6 nm）硅/二氧化硅量子纳米点和纳米线以及母体亚稳硅结构（直径为1.2 nm）的原子和电子结构.最小的准球形硅量子点（Si 85）的总态密度（TDOS）与体硅的TDOS有很好的对应。拉长的硅纳米点和1D纳米线证明了电子结构的金属性质。表面氧化层打开了Si/SiO2物种的TDOS中的带隙。粒子的价带顶和导带底由硅芯导出态构成。带隙的能量宽度由Si/SiO2团簇的长度决定，并表现出对纳米结构尺寸的反向依赖性。理论数据准确地描述了二氧化硅镶嵌纳米晶硅光致发光谱中的尺寸限制效应。
2007-09-15 cond-mat.mtrl-sci
Nanoscale structures formed in silicon cleavage studied with large-scale electronic structure alculations; surface reconstruction, step and bending
用大尺度电子结构的量子力学计算方法研究了硅解理过程中的10 nm尺度结构。在10 ps量级上的解理过程显示出表面重构和台阶形成。这些过程进行了研究，通过分析电子的自由度，并与STM实验进行比较。讨论提出了实验观察到的模式，$(111)$ - $(2 x 1)$模式，超出了传统的方法与表面能的稳定性机制。此外，在一些结果中，由于不同解理模式之间的相对稳定性，解理路径弯曲到实验观察到的平面中。最后，从非平衡过程和10 nm尺度结构的角度讨论了解理与其它现象的一些共同点。
2005-03-16 cond-mat.mtrl-sci
Electronic Structure and Optical Properties of Silicon Nanocrystals along their Aggregation Stages
硅纳米晶的结构控制是一个重要的技术问题。典型地，在较小的集群的不受控制的聚集下，会出现尺寸和形状的分布。本计算研究的目的是调查整个聚集阶段的电子态及其光学性质的演变。为了现实地处理这样的系统，需要一个原子电子结构工具，它可以容纳大约数万个电子，并嵌入形状非常不规则的晶格原子。为了这个目的，一个计算效率高的赝势为基础的电子结构工具的开发，可以处理现实的纳米结构的基础上的扩展的波函数的聚集体的大块布洛赫带的组成半导体。用这个工具，电子态的演变，以及偏振相关的吸收光谱与振子强度在其聚集阶段的跟踪。低能级的聚合态发展出与孤立态对应的束缚态和反束缚态。这些信息可能会成为这些纳米晶体的受控聚集的成熟工具。
2008-04-12 cond-mat.mtrl-sci
An \emph{ab initio} study on split silicon-vacancy defect in diamond: electronic structure and related properties
金刚石中的分裂硅空位缺陷（SiV）是一种具有电活性和光学活性的色心。最近，它已被证明，这个色心是明亮的，可以检测到在单一的缺陷水平。此外，SiV缺陷显示出非零电子自旋基态，这可能使该缺陷成为除了众所周知的金刚石中的氮空位色心之外的量子光学和计量应用的替代候选者。然而，缺陷的电子结构，光激发的性质和其他相关性质还没有得到很好的理解。在这里，我们提出了先进的\emph{ab initio}研究金刚石中的SiV缺陷。我们确定了缺陷的形成能、电荷跃迁能级和激发态的性质。我们的研究解开了与1.68 eV光致发光中心相关的带负电荷的SiV缺陷的黑暗或搁置状态的起源。
2013-10-14 cond-mat.mtrl-sci
Silicon nanostructures toxicity. An ab inito approach
硅纳米颗粒广泛应用于医学领域，迄今为止它们尚未在人类中表现出毒理学效应。为了了解确定其低毒性的物理性质，我们进行从头计算模拟硅纳米团簇，纯，p掺杂和中空结构。拓扑结构和电子性质指出，悬挂键和电子密度的数量作为基本参数，以定位活性位点和直接相关的毒性，除了硅纳米粒子的大小和表面化学。
2013-09-15 cond-mat.mtrl-sci
Electronic Structure of Dangling Bonds in Amorphous Silicon Studied via a Density-Matrix Functional Method
本文采用含孤立悬挂键的氢化非晶硅结构模型，研究了电子相互作用对电子能级分裂、电荷和自旋局域化以及电荷和自旋涨落的影响。这些属性计算与最近开发的密度矩阵相关能量泛函应用到广义安德森哈密顿量，包括紧束缚的单电子参数化氢化非晶硅加上本地相互作用项。能级分裂的电子相互作用参数U的大值的渐近值，并为U的物理相关的值是在0.3-0.5 eV的范围内。电子自旋高度集中在悬挂键的中心轨道上，而电荷分布在悬挂键周围的更大区域上。这些结果与已知的实验数据和以前的密度泛函计算是一致的。自旋涨落与非限制Hartree-Fock理论所得结果有很大不同。
2002-06-21 cond-mat.mtrl-sci
Electronic stopping for protons and α particles from first-principles electron dynamics: The case of silicon carbide
我们提出了第一性原理确定具有重大技术意义的半导体材料：碳化硅中质子和α粒子的电子阻止能。计算是基于非平衡模拟的电子响应，快速离子使用实时，时间依赖的密度泛函理论（RT-TDDFT）。我们比较的结果，从这个第一性原理的方法，广泛使用的线性响应形式主义和确定的离子速度范围内的线性响应处理是适当的。我们还使用非平衡电子密度在我们的模拟定量地解决长期存在的问题的速度依赖的有效电荷状态的抛射离子在材料中，由于其在线性响应理论的重要性。我们进一步研究了最近提出的质心路径近似的有效性，以减少从RT-TDDFT模拟获取停止功率曲线的计算成本。
2018-05-01 cond-mat.mtrl-sci
Factors Responsible for the Stability and the Existence of a Clean Energy Gap of a Silicon Nanocluster
采用N [O（N）]阶非正交紧束缚分子动力学和局域电子结构分析方法，对硅纳米团簇的电子性质进行了理论研究，特别是研究了对称性、弛豫和氢钝化对硅纳米团簇的稳定性、能隙和能隙的影响.
2000-12-13 cond-mat.mtrl-sci
Molecular dynamics study of electronic temperature effects on the laser ablation of silicon
分子动力学方法是研究强激光作用下材料表面原子动力学现象的有效工具。因此，迄今为止已经进行了许多激光烧蚀MD模拟研究。然而，在大多数分子动力学研究中，通过热电子对原子间相互作用的非热和熵效应可能会导致模拟结果的显着差异没有被考虑。在这项研究中，分子动力学模拟的激光烧蚀的Si表面进行使用的原子间的潜力，其参数取决于电子温度。此外，得到的结果与电子温度依赖性和没有进行了比较。电子温度的依赖性导致在表面附近的压缩压力约4倍，原子或更小的集群，增强蒸发，和稍长的熔体深度。与表面附近的强压缩压力相比，来自压缩压力波在表面的反射的拉伸压力和烧蚀现象对电子温度的依赖性较小。
2023-02-13 cond-mat.mtrl-sci
Meyer-Neldel and anti-Meyer-Neldel rule in microcrystalline silicon and silicon carbide examined with Hall measurements
利用变温霍尔测量方法研究了轻掺磷氢化微晶硅（$μ$ c-Si：H）和未掺杂氢化碳化硅（$μ$ c-SiC：H）中的电子输运性质.材料性质涵盖不同的堆叠和掺杂浓度。对于$μ$ c-Si：H样品，载流子浓度通过电子轰击和随后的缺陷分步退火而改变。我们描述的行为的电导率，迁移率和载流子浓度的迈耶-内德尔规则（MNR）和反MNR。我们提出了第一个样本之间切换。理论检验利用反MNR来描述电子室温性质，并扩展了统计位移模型。
2019-08-18 cond-mat.mtrl-sci
Structural and Electronic Properties of Amorphous Silicon and Germanium Monolayers and Nanotubes: A DFT Investigation
本研究借助DFT分子动力学模拟，探究硅、锗的单层非晶碳类似物及对应纳米管的结构与电子特性，发现其能量排序与硅烯、锗烯一致，电子行为覆盖金属到小带隙半导体，且具备合成可行性。
2024-06-19 cond-mat.mtrl-sci
Electronic band structure of ultimately thin silicon oxide on Ru(0001)
当在金属基底上制备时，氧化硅可以以晶体形式形成。它是一种候选载体催化剂，可能是二维材料（2D）和异质结构的介电基质材料的超薄版本。我们确定的原子结构和化学键的最终薄版本的氧化物，外延生长在Ru（0001）。特别是，我们建立了两个子晶格定义的金属-氧-硅桥涉及不等价的衬底网站的存在。在费米能级以下的高结合能处，我们还发现了四个电子带，其中两个在K点处形成狄拉克锥，另外两个形成半平坦带。虽然后两者对应于氧化物和金属之间的杂化状态，但前者涉及最顶部的硅-氧平面，其不直接耦合到衬底。我们的分析是基于高分辨率X射线光电子能谱学，角分辨光电子能谱，扫描隧道显微镜，和密度泛函理论计算。
2019-02-12 cond-mat.mtrl-sci
A first-principles study on the effect of oxygen content on the structural and electronic properties of silicon suboxide as anode material for Lithium Ion Batteries
低价氧化硅因其容量大而被认为是锂离子电池负极材料的唯一候选材料。然而，关于氧含量对其性能的作用，没有足够的信息。为此，我们使用密度泛函理论来创建各种Si：O比的低氧化硅基质，并研究了氧含量对基质的结构、动力学、电子性质和锂化行为的作用。我们的研究表明，O原子与插入的Li原子强烈相互作用，导致基质的解体。我们发现，混合物中较高浓度的氧原子降低了其在锂化时的相对膨胀，这是阳极材料的理想品质。它有助于防止由于体积波动大而产生的裂纹和粉化。我们的研究还表明，较高的氧含量增加了阳极的储锂容量。然而，它也可以导致形成稳定的复合物，如硅酸锂，这可能导致可逆的容量损失，如电压-组成曲线所示。该研究提供了有价值的见解的作用，氧在缓和的作用，锂在硅低氧化物混合物的微观细节。
2017-03-27 cond-mat.mtrl-sci
Monovacancy and Substitutional Defects in Hexagonal Silicon Nanotubes
本文利用第一性原理研究了单空位和替代缺陷的六方单壁硅纳米管的几何结构和电子结构。选择C、Al或P原子作为替代杂质。研究发现，单空位或替代杂质等缺陷会导致六边形单壁硅纳米管的变形。在这两种情况下，由于这种局部变形，在费米能级附近出现相对局部化的未占据态。讨论了不同替代杂质的几何和电子性质的差异。
2007-09-10 cond-mat.mtrl-sci
Metallic beta-phase silicon nanowires: structure and electronic properties
采用密度泛函理论研究了表面封端氢原子的两种不同取向的β-Sn相硅纳米线的能带结构和能量稳定性.结果表明，β-Sn纳米线相对于α-金刚石纳米线具有零带隙的亚稳态。所研究的线的相对能量倾向于β-Sn相中的体硅晶体的能量。
2009-06-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Impact of Electronic Energy Dissipation on Primary Radiation Damage Formation in Silicon
Aalto University（阿尔托大学）
研究利用分子动力学模拟，通过双温模型探索离子 - 电子耦合在硅辐射损伤模拟中的作用，比较不同耦合函数与原子间势，发现耦合函数形式对缺陷产生等有关键作用，且耦合影响取决于原子间势，强调物理描述对准确预测辐射损伤的重要性。
2026-07-14 cond-mat.mtrl-sci
Silicon and III-V compound nanotubes: structural and electronic properties
单壁碳纳米管的不寻常的物理性质已经开始寻找其他元素的类似管状结构。在本文中，我们提出了一个理论分析的单壁纳米管的硅和III-V族化合物。从前驱体类石墨烯结构出发，采用第一性原理赝势平面波方法和有限温度从头算分子动力学计算，研究了锯齿形和扶手椅形管的稳定性、能量学和电子结构.我们发现，（n，0）锯齿形和（n，n）扶手椅型硅纳米管，其中n > 6是稳定的，但那些与n < 6可以通过内部或外部吸附的过渡金属元素稳定。这些管中的一些具有磁性基态，导致自旋电子学性质。我们还研究了径向和轴向变形下的纳米管的稳定性。由于径向回复力较弱，稳定的硅纳米管径向较软。未变形的锯齿形纳米管由于曲率效应在6 < n < 11时为金属性的，但在n > 12时开始出现间隙。此外，我们确定了由Si多边形堆叠形成的稳定管状结构。我们发现AlP，GaAs和GAN（8，0）单壁纳米管稳定且半导体。我们的结果进行了比较与单壁碳纳米管。
2005-05-10 cond-mat.mtrl-sci
Structural stability and electronic properties of SP3 type silicon nanotubes
采用密度泛函理论研究了不同生长取向的SP3硅纳米管的结构、电子性质和相对稳定性。所有的纳米管研究和它们相应的导线结构被发现是亚稳定的导线是更有力的稳定。硅纳米管显示出高达68%的显着的带隙增加相对于相应的线。此外，系统的带隙和钝化氢含量的摩尔分数之间的直接关系被发现，这些结果表明，通过仔细控制它们的晶体生长方向，尺寸和化学组成，它应该是可能的设计和制造具有所需的电子性能的硅纳米管。
2012-06-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Oxidized silicon sulfide: stability and electronic properties of a novel two-dimensional material
用{ \em ab initio}密度泛函方法研究了四种稳定的二维SiS结构的孤立氧杂质和完全氧化结构.由于Si原子的电负性较低，所有四种2D SiS结构的氧杂质结合能均大于磷烯。确定了不同二维SiS结构中孤立氧杂质的最稳定构型，并预测了饱和氧化（SiSO）的二维结构。通过声子谱计算和分子动力学（MD）模拟，证明了四种完全氧化结构中$α$ -SiSO是稳定的。电子结构计算表明，$α$ -SiSO单层膜具有直接带隙为${\approx}2.28$ ~eV的半导体性质，可以通过层内应变进行有效调节.发现带隙和热力学稳定性的值敏感地依赖于氧的饱和水平。
2019-04-21 cond-mat.mtrl-sci
Unraveling the electronic structure of silicon vacancy centers in 4H-SiC
Max-Planck Institut für Polymerforschung（马克斯·普朗克聚合物研究所）；Department of Physics / Centre for Material Science and Nanotechnology, University of Oslo（奥斯陆大学物理系/材料科学与纳米技术中心）；Department of Physics, Chemistry and Biology, Linköping University（林雪平大学物理、化学和生物学系）；Takasaki Institute for Advanced Quantum Science, National Institutes for Quantum Science and Technology: QST（量子科学技术研究机构高崎高级量子科学研究所）；Department of Materials Science, Tohoku University（东北大学材料科学系）；Wigner Research Centre for Physics, Hungarian Academy of Sciences（匈牙利科学院维格纳物理研究中心）；Department of Fundamental Research, Center for Physical Sciences and Technology (FTMC)（立陶宛维尔纽斯物理与技术中心基础研究部）
本研究通过瞬态吸收光谱学首次观测到硅空位中心的 elusive V2' 四重态跃迁，并揭示其电子结构的完整能级分布。
2026-02-16 cond-mat.mtrl-sci
Finite temperature electronic structure of Diamond and Silicon
电子-声子相互作用对电子能量的贡献被包括在密度泛函总能量计算中，通过Allen形式[Phys.Rev.B18，5217（1978）]使用从头赝势，以获得金刚石和硅的温度依赖的电子结构。这种方法使我们能够获得热平均从头计算电子结构在一个简单的和计算成本低廉的方式。我们对金刚石和硅的有限温度电子结构的研究导致了一个新的判据，温度可转移性，这是从头计算赝势与温度相关的研究所需要的。在这项工作中使用的Troullier-Martins赝势的温度可转移性强烈依赖于截止半径和包含的未结合的3d $^0$状态。有限温度间接带隙对赝势中使用的截止半径的选择高度敏感。有限温度能带结构和态密度表明，热振动影响整个价带和导带的电子能量。我们比较了我们的结果上的带隙位移由于Debye-Waller项在Allen-Heine理论和讨论所观察到的差异在零点和高温带隙位移。虽然最高占据价带和最低未占据导带中的电子能量移动使得能够获得有限温度下间接和直接带隙的变化，但是其他电子能级随温度的移动使得能够研究键合区域中的有限温度价电荷分布。因此，我们表明，艾伦理论提供了一个简单的和理论上合理的形式主义，以获得有限的温度价电子电荷密度，超越了刚性的伪原子近似。
2018-02-16 cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure and magneto-optical properties of silicon-nitrogen-vacancy complexes in diamond
金刚石中的硅空位（SiV）和氮空位（NV）中心通常被认为是固态量子信息处理的原型缺陷。在这里，我们表明，当硅和氮同时引入到金刚石晶格中，这些缺陷可以强烈地相互作用，形成更大的复合物。氮原子与Si和SiV中心强烈结合，可以形成络合物。使用混合密度泛函理论（DFT）和群论的组合，我们分析了电子结构，并提供了各种有用的物理性质，如超精细结构，准本地振动模式，零声子线，使这些配合物的实验鉴定。我们表明，氮附近的替代硅的存在下显着的施主能级向导带的位移，导致在SiN中心的活化能，这是可比的磷。我们还发现，中性的SiNV中心是特别感兴趣的，由于其光子发射在$\sim$ 1530 nm，这属于电信波长的C波段内，其顺磁性质。此外，与SiNV $^0$色心相关的光学跃迁表现出非常小的电子-声子耦合（Huang-Rhys因子~=~0.78），导致单光子发射的高量子效率（Debye-Waller因子= 46\%）。这些特征使得这个新中心对于可扩展量子电信网络的潜在应用非常有吸引力。
2020-06-21 cond-mat.mtrl-sci
Highly Ordered Boron Nitride/Epigraphene Epitaxial Films on Silicon Carbide by Lateral Epitaxial Deposition
实现高性能的纳米电子学需要在纳米尺度上控制材料。在碳化硅上生产高质量外延石墨烯（EG）纳米结构的方法是已知的。下一步是在EG纳米结构上生长范德华半导体。六方氮化硼（h-BN）是一种宽带隙半导体，具有与石墨烯相匹配的蜂窝晶格结构，使其非常适合石墨烯基纳米电子学。在这里，我们描述了多层h-BN的制备和表征使用迁移增强的金属有机物气相外延工艺在EG上外延生长。作为横向外延沉积（LED）机制的结果，生长的h-BN/EG异质结构具有高度有序的外延界面，如所期望的，以便保持原始石墨烯的传输性质。通过第一性原理模拟分析了所观察到的2D外延h-BN膜的逐行生长机制的原子尺度结构和能量细节，证明了一维无成核能量无势垒生长。这种工业相关的LED工艺可以应用于各种各样的范德华材料。
2020-11-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological and topological-electronic correlations in amorphous silicon
本文研究了非晶硅的几种结构模型，并讨论了它们共同的结构和电子特性。我们注意到短期债券之间的空间相关性，以及长期债券之间的类似相关性。这种效应在系统的第一原理松弛和有限温度下持续存在。接下来，我们探讨了带尾态的性质，发现这些态具有有序结构。我们详细的本地几何形状和带尾之间的相关性。
2007-09-30 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Spin lifetime in silicon in the presence of parasitic electronic effects
一种混合铁磁体/半导体器件用于确定硅中传导电子自旋寿命的下限。我们使用自旋旋进来自洽地测量自旋极化电子的漂移速度与漂移场，并使用这种电子控制来改变电子注入和检测之间的渡越时间。作为漂移速度的函数的归一化磁流的测量与一个简单的指数衰减模型一起使用，以论证所获得的寿命（~2 ns）被电子效应人为地降低，并且可能高出几个数量级。
2007-04-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
An Ab Initio Study of Aluminium self-compensation in Bulk Silicon
我们用密度泛函理论研究了晶体硅中铝掺杂的能量和电子结构。我们目前的数据有关的原子和电子结构和性能的替代铝掺杂剂对。我们发现，对掺杂剂，当占据最近的相邻取代位点在高自旋状态，可以键合形成铝对。这表明，当使掺杂剂占据高自旋状态时，这种掺杂剂的配置将是电活性的，而在低自旋状态下，发现相邻的掺杂剂对是自补偿的。
2019-07-08 cond-mat.mtrl-sci
Polarized Wannier functions: ab-initio study of the dielectric properties of silicon and gallium arsenide
本文采用第一性原理计算，计算了均匀电场中晶体硅和砷化镓的电子性质。通过极小化一个与固体的宏观极化有关的总能量泛函，得到了局限于有限区域内的极化类Wannier函数。极化电荷密度和电子介电常数通过有限差分计算。在电场为零的极限和无限局域化区域内，所得结果与线性响应法的结果一致。
1998-05-22 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
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
Electronic properties of silica nanowires
采用广义梯度近似赝势密度泛函电子结构计算方法研究了氧化硅纳米线。研究了无限长的直线型和锯齿型Si-O链。还优化了由三维周期性重复的Si 4 O 8单元组成的线，但发现这种结构具有有限的稳定性。计算了这些氧化硅纳米线的几何形状、电子结构和赫希菲尔德电荷。结果表明，Si-O链是金属链，而锯齿链和Si_4O_8纳米线是绝缘体。
2006-03-19 cond-mat.mtrl-sci
The Effect of Strained Bonds on the Electronic Structure of Amorphous Silicon
几种非晶硅结构的产生使用一个经典的分子动力学（MD）协议的熔化和淬火与不同的淬火速率。这些结构的计算的电子性质的分析表明，中间带隙态密度的a-Si，这是感兴趣的太阳能电池和薄膜晶体管的应用可以关联到键角标准偏差。我们还发现这个参数可以很好地决定a-Si的过剩能量，这是理论上生成实际a-Si原子结构的一个重要判据。
2020-12-22 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Silicon and silicon-nitrogen impurities in graphene: structure, energetics and effects on electronic transport
我们从理论上研究了石墨烯中硅和硅氮杂质的原子结构和能量学。利用密度泛函理论，我们可以深入了解杂质的原子结构，评估它们的形成能并评估它们在现实样品中的丰度。我们发现，氮，以及氧和氢，被困在硅杂质，大大改变了系统的电子特性。此外，我们表明，氮掺杂可以诱导局部磁矩导致自旋相关的输运性质，即使硅和氮杂质本身都是磁性的。为了模拟具有许多随机分布的杂质的大系统，我们推导出描述杂质对石墨烯π电子结构的影响的紧束缚模型。然后利用线性标度的实空间Kubo-Greenwood方法，计算了杂质随机分布大系统的输运性质，得到了每种杂质的类指纹散射截面.输运性质变化很大，我们的研究结果表明，一些杂质甚至可以在实际的石墨烯样品中诱导强烈的局域化。
2015-08-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Inert gas as electronic impurity in semiconductors: The case for active infrared absorption in silicon
本研究发现激光脉冲照射的硅中可长期保留高剂量氩，并揭示氩锁定空位缺陷通过空间排斥和振动调制缺陷态产生强红外吸收，为硅基非异质外延光子探测器提供主动红外吸收源。
2023-01-10 cond-mat.mtrl-sci
Temperature dependent magnetic anisotropy in metallic magnets from an ab-initio electronic structure theory: L1_0-ordered FePt
基于有限温度金属磁性的第一性原理、相对论电子结构理论，研究了金属铁磁体的磁各向异性K随磁化强度M的变化。我们将这一理论应用于高磁各向异性材料，L1_0有序FePt，发现其单轴K值在所有M值下都与垂直于Fe/Pt分层的磁易轴一致，并且在很宽的M值范围内与M^2成正比。对于小的M，接近居里温度，计算挑选出磁序开始的易磁化轴。我们的结果与最近的实验测量这一重要的磁性材料。
2004-07-29 cond-mat.mtrl-sci
Wafer bonding solution to epitaxial graphene - silicon integration
石墨烯电子学的发展需要石墨烯器件与Si-CMOS技术的集成。大多数策略涉及将石墨烯片转移到硅上，具有清洁转移和随后的石墨烯纳米图案化的固有困难，这大大降低了纳米图案化的石墨烯的电子迁移率。相比之下，外延石墨烯（EG）生长在基本上完美的结晶（半绝缘）表面上，并且具有特殊性质的石墨烯纳米结构已经通过在定制的SiC表面上的选择性生长过程实现，其不需要石墨烯图案化。然而，这种结构化生长工艺所需的温度对于硅技术来说太高。在这里，我们展示了一种新的石墨烯到Si集成策略，具有键合和互连的紧凑双晶片结构。使用绝缘体上硅技术（SOI），将准备用于CMOS处理的薄单晶硅层施加在SiC上的外延石墨烯的顶部上。平行的Si和石墨烯平台通过金属通孔互连。这种方法受到3D超集成堆叠薄膜电子器件工业发展的启发，保留了外延石墨烯的优势，并实现了全方位的CMOS加工。
2013-08-12 cond-mat.mtrl-sci
Electronic mechanism of ion expulsion under UV nanosecond laser excitation of silicon: Experiment and modeling
我们提出了实验和模拟研究紫外纳秒脉冲激光解吸和烧蚀（111）块体硅。结果涉及一种新的方法来分析羽形成动力学下的高能光子照射的半导体表面。非热，光致解吸已被观察到在低激光能量密度，远低于熔化阈值。在烧蚀条件下，非热离子也具有高浓度。这些离子的起源进行了讨论的基础上与库仑爆炸机制的Si表面态的电子激发。我们提出了一个描述硅靶激发、加热和电荷载流子输运动力学的模型。
2004-03-14 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Silicon Oxide is a Non-Innocent Surface for Molecular Electronics and Nanoelectronics Studies
氧化硅（SiOx）已广泛用于许多电子系统中作为支撑和绝缘介质。在这里，我们展示了各种电气现象，如负微分电阻，电阻开关和电流滞后固有的一层薄薄的SiOx。这些行为可以在很大程度上模拟在分子和其他纳米材料中观察到的许多电学现象，这表明在研究以SiOx为组分的电子系统中的传导时应非常谨慎。实际的切换可以是SiOx的结果，而不是假定的分子或纳米材料组分。这些电气性能和潜在的机制进行了详细讨论。
2010-10-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin Chains and Electron Transfer at Stepped Silicon Surfaces
吸附了金的硅的高折射率表面可以重构形成高度有序的线性台阶阵列。这些步骤采取石墨硅的窄条的形式。在某些情况下，特别是对于Si（553）-Au和Si（557）-Au，已知在该带的暴露边缘处的大部分硅原子是自旋极化的并且沿着边缘是电荷有序的。这种电荷排序的周期性总是与沿着台阶边缘的结构周期性相称，因此导致局部磁矩的高度有序阵列，其可以被视为“自旋链”。在这里，我们从理论上和实验上证明，密切相关的Si（775）-Au表面-尽管其非常相似的整体结构-零自旋极化在其台阶边缘。结合使用密度泛函理论和扫描隧道显微镜，我们提出了一个电子计数模型，占这些差异。该模型还预测，无意的缺陷和有意的掺杂剂可以在Si（hhk）-Au台阶边缘产生局部自旋矩。我们详细分析了这些预测之一，并验证了实验。这一发现为使用表面化学和原子操纵技术来创建和控制硅自旋链打开了大门。
2016-03-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Systematic study of amorphous 2D graphene, silicene and silicon carbide: Investigation of structural, electronic, optical and vibrational properties
本研究通过分子动力学和第一性原理计算系统分析了非晶石墨烯、硅烯和碳化硅的结构、电子、光学及热学性质，发现其光学红移、等离激元峰在紫外区且热导率较低，为局部功能器件提供新思路。
2023-05-14 cond-mat.mtrl-sci
