Upscaling DFT-trained machine-learning interatomic potential toward Quantum Monte Carlo accuracy: Sulfur-vacancy migration in monolayer MoS$_2$ as a testbed
Institute of Informatics, Slovak Academy of Sciences（斯洛伐克科学院信息学研究所）；Faculty of Informatics and Information Technologies, Slovak University of Technology（斯洛伐克技术大学信息技术学院）；Computational Science Division, Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室计算科学部）；Institute of Physics, Slovak Academy of Sciences（斯洛伐克科学院物理研究所）
本文提出了一种训练机器学习原子势的方法，以达到量子蒙特卡洛的精度，通过多保真度方法结合高精度QMC能量和处理后的低精度DFT原子力，显著提升了能量和原子力的准确性，并在单层MoS₂中的硫空位迁移测试中展示了接近QMC的精度。
2026-05-21 cond-mat.mtrl-sci
Vacancy clusters at domain boundaries and band bending at the SrTiO$_3$(110) surface
利用扫描隧道显微镜、X射线光电子能谱和密度泛函理论（DFT）计算研究了SrTiO $_3$（110）表面（$n \times 1$）（$n=4,5$）重构中的反相畴界.两种类型的APDB形成的每一个重建，它们由Ti $_x$ O $_y$空缺集群与特定的化学计量。这些团簇的存在由退火期间的氧压控制。用密度泛函理论对空位团簇的结构模型进行了解析，结果表明空位团簇的相对稳定性取决于氧的化学势。表面能带弯曲可以通过控制畴界处的空位团来调节。
2018-04-12 cond-mat.mtrl-sci
Analysis of a carbon dimer bound to a vacancy in iron using density functional theory and a new tight binding model
Foerst等人最近的密度泛函理论（DFT）计算预测，低碳钢和高碳钢中的空位都有碳二聚体与之结合。这可能会改变微结构发展动力学中的生物学家的思想。虽然C2分子与Fe中空位结合的概念在钢的原子模型中可能具有核心重要性，但最近的紧束缚（TB）模型和现有的经典原子间作用势都不能解释它。其正确地预测了Fe中空位处的碳二聚体的结构和能量。此外，该模型是能够处理的bcc-Fe和fcc-Fe中的碳的浓缩和稀释的限制与DFT的比较显示。我们使用DFT和TB的二聚体进行详细的分析，并来了解是什么支配的选择，其好奇的方向内的空缺。
2013-05-06 cond-mat.mtrl-sci
Diffusion quantum Monte Carlo calculations of SrFeO${_3}$ and LaFeO${_3}$
采用扩散量子蒙特卡罗（DMC）方法计算了SrFeO ${_3}$和LaFeO ${_3}$中氧空位的状态方程、形成能和迁移能垒。计算也进行了各种密度泛函理论（DFT）的近似比较。DMC再现了这些材料的内聚能测量误差低于0.23（5）eV和结构特性的实验值的1%以内。在富氧条件下，SrFeO ${_3}$和LaFeO ${_3}$中氧空位的DMC形成能分别为1.3（1）和6.24（7）eV。类似的计算与半本地DFT近似LaFeO $_3$产生的空位形成能量低1.5 eV。用DMC和DFT近似计算的电荷密度的比较表明，DFT倾向于过离域的电子在有缺陷的SrFeO ${_3}$和LaFeO ${_3}$。DMC和LDA的计算产生类似的空位迁移势垒，表明空间/静电效应主要决定这些材料中的迁移势垒。
2017-07-01 cond-mat.mtrl-sci
Preferential bond formation and interstitial/vacancy annihilation rate drive atomic clustering in gallium ion sputtered compound materials
研究利用VEELS和模拟发现，镓离子辐照下化合物材料中纳米团簇的化学组成由优先键合形成与间隙/空位消耗率的竞争决定。
2023-05-23 cond-mat.mtrl-sci
A Deep-learning Model for Fast Prediction of Vacancy Formation in Diverse Materials
本文提出一种仅在完美材料上训练的图神经网络模型，能无需额外数据快速预测多种缺陷结构的空位形成能，其速度远超DFT计算且精度合理，并成功应用于JARVIS-DFT数据库的大规模预测。
2022-05-17 cond-mat.mtrl-sci
DFT-informed Design of Radiation-Resistant Dilute Ternary Cu Alloys
University of Illinois Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）；Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）
本研究利用DFT方法设计抗辐射的稀释三元铜合金，通过添加结合空位的溶质减少空位迁移，抑制溶质拖拽效应。
2026-03-02 cond-mat.mtrl-sci
Incorporation of surface correction and anharmonic correction to vacancy formation energy for nickel and copper: bridging the gap between Density Functional Theory and experiment
用密度泛函理论（DFT）计算了镍（Ni）和铜（Cu）等过渡金属的空位形成焓（H_fv）。结果表明，对于这些金属，DFT大大低估了H_fv。本工作的目的是弥合DFT计算和实验的估计之间的差距。这种差异的来源被确定为有关的开放的表面一样的区域周围的空位，和温度引起的非谐贡献。对H_fv的表面相关修正已经通过最初由Mattsson等人[Phys.Rev.B73（2006）195123]提出并随后由Nandi等人[J.Phys.1996]修改的基于jelvis的模型来估计。Cond.马太福音22（2010）345501]。本文用密度泛函微扰理论估计了温度引起的非谐效应对H_fv的贡献。最后指出，将表面修正和非谐修正结合到Hfv中，能使计算结果与实验数据更好地吻合。
2011-09-14 cond-mat.mtrl-sci
A DFT+U study on the contribution of 4f electrons to oxygen vacancy formation and migration in Ln-doped CeO2
稀土掺杂形式的二氧化铈（CeO 2）作为固体氧化物燃料电池（SOFC）的潜在候选者是令人感兴趣的，因为其在低于600 °C的温度下相对高的氧离子电导率。目前，计算化学已经达到了一定的成熟度，可以预测实验上难以观察到的材料性质。然而，由于4f电子的强电子相关性，对于CeO 2中掺杂剂对氧离子导电的作用的理解仍然是不完整的，无法进行可靠的定量分析。本文采用密度泛函理论（DFT）和Hubbard U修正方法研究了稀土掺杂CeO 2中的离子/共价相互作用及其对氧离子导电的影响。该研究表明，空4f轨道的可变占据对于早期Ln元素产生共价相互作用是重要的，这些共价相互作用基本上影响氧空位的形成和迁移。这一发现对于理解掺杂CeO 2中氧离子扩散的因素具有重要意义。
2016-01-30 cond-mat.mtrl-sci
First-principles DFT+GW study of oxygen vacancies in rutile TiO2
我们进行第一性原理计算的准粒子缺陷态，电荷跃迁能级，和形成能量的金红石型钛白中的氧空位。计算是在最近开发的DFT+GW的形式主义，包括必要的静电修正的超细胞带电缺陷。我们发现氧空位是一个负的U缺陷，其中U是缺陷电子的附加能。费米能级低于2.8 eV（相对于价带最大值）时，空位的+2电荷态最稳定，高于2.8 eV时，空位的中性电荷态最稳定。
2014-07-22 cond-mat.mtrl-sci
Enhancement of light absorption and oxygen vacancy formation in CeO2 by transition metal doping: A DFT study
在以前的实验和计算工作中已经证明，用过渡金属掺杂CeO 2是调节其性质的有效方法。然而，以前对CeO 2掺杂的研究仅限于单一或几种掺杂剂。本文采用密度泛函理论（DFT）方法，在杂化水平上系统地研究了10种3d过渡金属掺杂CeO 2的形成能、结构稳定性和电子性质.氧空位的形成能及其对电子性质的影响也被考虑。结果表明，大多数3d过渡金属掺杂剂都能降低CeO 2的禁带宽度，其中V和Co的掺杂使CeO 2的禁带宽度显著降低到2.0eV以下.此外，所有的掺杂剂都可以降低氧空位的形成能，并且具有较高原子序数的那些，特别是Cu和Zn，对于该目的是最有效的。掺杂CeO 2的电子结构的氧空位补偿表明，氧空位的存在下，可以进一步降低带隙的掺杂剂，与V-，Cr-，Fe-，Co-，Ni-，和Cu掺杂的CeO 2都具有小于2.0 eV的带隙。这些结果表明，3d过渡金属掺杂CeO 2可以提高CeO 2在可见光下的光催化性能，并增加其氧空位浓度，为设计具有更好光催化性能和催化性能以及更高离子电导率的CeO 2基材料提供了有意义的指导。
2020-12-11 cond-mat.mtrl-sci
Bond-Strength-Based Understanding of Oxygen Vacancy Migration Barriers in Rutile Oxides
Inha University（仁荷大学）
本文通过结合DFT和键价模型，分析了rutile型3d过渡金属二氧化物中氧空位迁移势垒（E_B）的键强性贡献，提出基于S_c和S_i的平均值可有效估计DFT计算的E_B。
2026-04-08 cond-mat.mtrl-sci
Intrinsic Oxygen Vacancy and Extrinsic Aluminium Dopant Interplay: A Route to the Restoration of Defective TiO$_2$
采用密度泛函理论（DFT）和原位库仑相互作用修正的DFT+U方法，对Al掺杂的TiO体相$_2$和TiO（101）表面进行了计算.特别注意的是整个掺杂TiO $_2$晶格中的氧空位的迁移率，作为一种手段，通过它可以发生三价掺杂剂的电荷补偿。Al掺杂的TiO $_2$电极在染料敏化太阳能电池的效果被解释为这种迁移率和电荷补偿的结果。发现一个Al 3+取代一个Ti 4+的替代缺陷引入价带空穴，而发现本征氧空位在带隙中引入态。将这些替代缺陷中的两个与氧空位耦合导致放热缺陷形成，其保持电荷中性。已经进行了微推弹性带计算来研究氧空位扩散在（101）表面中形成的这些聚集缺陷，所得到的势能面表明具有小扩散势垒的能量增益。通过在缺陷表面上吸附四氢喹啉C2-1发色团，研究了在TiO $_2$电极中铝掺杂对染料敏化太阳能电池效率的影响。吸附在群集的外在Al 3+和内在的氧空位缺陷被发现的行为，如果吸附在一个干净的表面上，与空位状态不存在，而吸附在氧空位上的结果在一个下移的染料本地化的状态内的带隙和缺陷状态下存在的导带边缘。因此，铝掺杂充当用于通过氧空位扩散“清洁”TiO $_2$的良性掺杂剂。
2014-03-21 cond-mat.mtrl-sci
The charge cycle of group IV vacancy centers in diamond: From DFT to rate equations
本研究针对金刚石中第IV族空位中心的电荷循环问题，模拟了其从$-2$到$0$电荷态的过程，通过计算单步和双步电离过程的起始能量，并利用Fermi's golden rule推导出速率方程。
2025-04-28 cond-mat.mtrl-sci physics.atom-ph physics.comp-ph
Vacancy and Antisite-Induced Ferromagnetism in Liquid-Phase Exfoliated Bi$_2$Te$_3$
本研究表征了溶剂热插层法制备的液相剥离Bi₂Te₃，发现室温铁磁性源于空位和反位，并通过DFT和UV-Vis实验证实带隙随厚度减薄而变宽。
2024-12-13 cond-mat.mtrl-sci
Single Crystal Growth of Ga2(SexTe1-x)3 Semiconductors and Defect Studies via Positron Annihilation Spectroscopy
用改进的Bridgman法生长了Ga_2（SexTe_（1-x））_3半导体小单晶（x = 0.1，0.2，0.3）。高分辨率粉末X射线衍射证实了锌立方结构，在（111）布拉格线附近观察到额外的卫星峰。这表明，在[111]方向上存在先前在Ga 2 Te 3中观察到的有序空位平面。通过正电子湮没光谱缺陷研究表明，平均正电子寿命为400 ps的散装作为生长的标本。如此大的寿命表明，这些材料中的正电子湮没位点主要是由缺陷。此外，通过符合多普勒展宽测量分析的电子动量表明存在大量的开体积缺陷，可能是空位簇或空隙。
2011-09-06 cond-mat.mtrl-sci
Manybody GW calculation of the oxygen vacancy in ZnO
基于近似泛函的半导体中缺陷能级的密度泛函理论（DFT）计算受到相当大的不确定性，特别是由于不准确的带隙能量。通过对ZnO中O空位的多体GW计算，检验了以往的修正方法，发现：（i）由于自相互作用修正，VO缺陷态的GW准粒子位移增加了占据态和未占据态之间的分裂，不能反映导带与价带的特性。(ii)GW准粒子能量的带电缺陷态需要重要的修正超原胞有限尺寸效应。(iii)GW的结果是强大的相对于底层DFT或混合DFT功能的选择，和（2+/0）施主跃迁低于中间的间隙，接近我们以前的预测采用刚性带边位移。
2010-02-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Probing defects in chemically synthesized ZnO nanostrucures by Positron Annihilation and Photoluminescence Spectroscopy
本文介绍了化学合成的ZnO纳米粒子的各种尺寸的本征缺陷的结构排列的大小引起的变化。常规的X射线衍射（XRD）和透射电子显微镜（TEM）已被用来确定纳米ZnO样品的形状和尺寸。利用正电子湮没谱的详细研究揭示了锌空位的存在。而光致发光分析结果预测了带电氧空位的特征。尺寸引起的正电子参数以及光致发光性质的变化，已显示出对比或非单调的趋势，因为尺寸从4 nm到85 nm变化。与单电荷氧空位占优势的较大纳米结构相比，低于临界尺寸（~ 23 nm）的小球形颗粒由于双电荷氧空位的较高占据而接收更多的正表面电荷。这种电子变化被认为引发了另一种有趣的现象，被描述为纳米颗粒内的正电子限制。最后，基于所有的结果，在本样品中的本征缺陷的结构排列的模型已被调和。
2011-09-14 cond-mat.mtrl-sci
The inequivalent substitution on Ca site of cubic CaTiO3 perovskite for transparent conductive oxides from USPEX and DFT
通用结构预测器USPEX基于遗传进化算法，辅助探索不同浓度下Na+取代Ca 2+的最稳定结构，适用于p型透明导电氧化物应用。研究发现，NaCa的2个原子保持八面体堆积和立方相，没有氧空位的存在，但费米能级的电子损失导致进入价带，实现p型TCO的特征。而另一些则由于氧空位的补偿而保持绝缘体特性。用Al ~（3+）取代Ca ~（2+），使费米能级进入n型TCO的导带，具有四方相的对称性。计算了p型Ca_（0.75）Na_（0.25）TiO_3和n型Ca_（0.75）Al_（0.25）TiO_3的输运性质，发现p型Ca_（0.75）Na_（0.25）TiO_3由于其边缘的弯曲，迁移率更高。
2019-05-02 cond-mat.mtrl-sci
Influence of vacancies on phonons and pressure phase transitions in TiO: a DFT study
近年来，TiO作为薄膜涂层材料由于其良好的物理性能而引起了人们的兴趣。此外，由于本征空位的存在，TiO显示出忆阻特性。为了将这些化合物应用于忆阻开关的有源区，研究它们的动态稳定性具有重要意义。因此，TiO的结构，电子和动力学性质的两个不同的阶段，即立方和单斜结构以及空位，辩论的密度泛函理论的框架。结构计算表明，空位对化合物的体积弹性模量有很大的影响。电子能带结构表明这些结构是金属的。此外，在低于费米能级的这些化合物中，O-2 p和Ti-3d态之间存在能隙，该能隙可以通过空位浓度来改变。声子计算表明，单斜结构是动态稳定的，而立方相是不稳定的，在室温下。考虑到Ti和O空位浓度均为~12.5%，消除立方结构的虚模。此外，在~ 10 GPa的外加压力下，无空位立方结构仍能保持稳定，这与实验结果一致。此外，TiOx化合物的声子色散曲线表明，这些材料不利于导热。压力相变结果表明，在~8 GPa时，TiO发生了从单斜晶向空位立方晶的相变，而在~ 44 GPa时，TiO发生了从单斜晶向无空位立方晶的相变，这与最近报道的结果一致。因此，可以得出结论，工程的空位及其浓度在TiO相可以发挥重要作用，将它们应用于技术应用。
2021-10-23 cond-mat.mtrl-sci
Oxygen Vacancy Formation Energy in Metal Oxides: High Throughput Computational Studies and Machine Learning Predictions
本研究通过高通量DFT计算构建了最大氧空位形成能数据集，并训练随机森林模型实现约0.3 eV/O的预测精度，成功筛选出250余种双钙钛矿水分解候选材料。
2023-09-03 cond-mat.mtrl-sci
Efficacy of surface error corrections to density functional theory calculations of vacancy formation energy in transition metals
利用Kohn-Sham密度泛函理论计算了镍（Ni）、铁（Fe）和铬（Cr）的平衡晶格常数、体弹性模量和单空位形成能等性质。我们比较了局域密度近似（LDA）和广义梯度近似（GGA）预测这些金属的物理性质的相对性能。我们还对两种不同风格的GGA交换相关泛函PW 91和PBE进行了相关性研究。这些计算表明，DFT计算与实验数据之间存在差异。为了理解空位形成能的计算中的这种差异，我们使用Mattsson等人[Phys.Rev.B73，195123（2006）]实施的方案引入了对应于交换相关泛函的表面固有误差的校正，并比较了Al和3d过渡金属的校正方案的有效性。
2011-09-14 cond-mat.mtrl-sci
New insight into quantifying vacancy distribution in self-ion irradiated tungsten: a combined experimental and computational study
本文提出基于正电子湮灭谱学结合密度泛函理论与模拟退火算法的新方法，定量提取钨中自离子辐照诱导的空位团簇浓度分布，揭示了高温辐照下透射电镜不可见的高浓度小空位团簇，并证实需引入氧-空位复合体以准确复现实验数据。
2024-11-20 cond-mat.mtrl-sci
Effects of magnetic excitations and transitions on vacancy formation: cases of fcc Fe and Ni compared to bcc Fe
本研究通过DFT和蒙特卡洛模拟比较了fcc Ni与bcc和fcc Fe中磁性对空位形成的影响，发现磁转变效应在bcc Fe中更显著，并揭示了纵向自旋激发在fcc Fe和Ni中的独特作用。
2021-08-05 cond-mat.mtrl-sci
Electron-vacancy scattering in SrNbO$_3$ and SrTiO$_3$: A DFT-NEGF study
本研究通过DFT-NEGF方法计算SrNbO$_3$和SrTiO$_3$中空位散射截面，发现散射强度强烈依赖电子掺杂浓度和空位位置，为理解钙钛矿氧化物输运性质提供关键见解。
2024-01-11 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Compositional and Oxygen-Vacancy Effects on Phase Stability and Electronic Properties in Ceria-Based Lanthanide High-Entropy Oxides
The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）；Virginia Polytechnic Institute and State University（弗吉尼亚理工大学）
本研究通过DFT计算揭示了稀土高熵氧化物中组分和氧空位对相稳定性和电子性质的影响，为设计耐空位氧化物电解质提供了理论依据。
2025-12-28 cond-mat.mtrl-sci
Theoretical Investigation of Oxygen-Vacancy Diffusion in SrTiO$_3$ using Neural Network Potentials
Graduate School of System Informatics, Kobe University（神户大学系统信息研究生院）
本研究开发适用于SrTiO$_3$的神经网络势，通过大规模分子动力学模拟研究氧空位扩散，所得扩散系数与实验数据吻合度高，迁移焓接近实验值，为钙钛矿氧化物缺陷研究提供高效框架。
2026-10-14 cond-mat.mtrl-sci
Vacancy-Induced Quantum Properties in 2D Silicon Carbide: Atomistic insights from semi-local and hybrid DFT calculations
本研究通过DFT计算揭示单层碳化硅中硅与碳空位在电子结构、磁性、迁移及光学响应上的互补特性，为二维材料缺陷工程提供理论框架。
2025-10-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effect of Vacancies on Hydrogen Mobility and Trapping in Elemental Fe and Cr: A DFT and kMC Study
Material Science Group, Indira Gandhi Centre for Atomic Research（印度核研究中心原子研究中心材料科学组）；HBNI（印度巴巴原子研究所）
通过DFT和kMC多尺度方法，研究了空位对BCC Fe和Cr中氢迁移和捕获的影响，发现Cr中氢捕获更强，空位显著降低氢迁移率并增加有效活化能。
2026-05-27 cond-mat.mtrl-sci
Unveiling the CO2 Adsorption Capabilities of Biphenylene Network Monolayers through DFT Calculations
本研究通过DFT计算发现，具有单原子空位的联二亚苯网络（BPN）单层比纯净BPN具有更高的CO2吸附能，缺陷区域可实现化学吸附，而纯净晶格仅发生物理吸附。
2023-05-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
First-principles embedded-cluster calculations of the neutral and charged oxygen vacancy at the rutile TiO$_2$(110) surface
利用全势屏蔽杂化密度泛函理论（DFT）计算了金红石型TiO $_2$（110）表面氧空位的中性态和带电态的热力学稳定性.采用固体（QM/MM）嵌入团簇计算来解释TiO $_2$对带电缺陷态的强极化响应。与体O空位的情况类似，发现+2电荷态$V_{\rm O}^{2+}$在能量上是迄今为止最稳定的。只有当费米能级位置非常接近导带时，小的极化子才可能被带电荷的空位俘获。$V_{\rm O}^{2+}$形成能随费米能级位置的降低而大幅降低，表明$p$掺杂样品的表面O空位浓度强烈增强。
2015-06-01 cond-mat.mtrl-sci
Aliovalent Doping of CeO$_2$: DFT-study of Oxidation State and Vacancy Effects
在\emph{ab-initio}密度泛函理论框架下，研究了CeO掺杂对$_2$性质的影响.本文给出了掺杂浓度在$0.00 \leq x \leq 0.25$范围内的萤石型CePDMATHABMO M $_{x}$ O $_{2-y}$（含M $ = $ Mg、V、Co、Cu、Zn、Nb、Ba、La、Sm、Gd、Yb和Bi）的晶格参数、掺杂原子半径、体模量和热膨胀系数。比较和讨论了掺杂剂的稳定性，并研究了氧空位的影响。结果表明，氧空位的存在使材料的晶格常数增大，体弹性模量显著降低。缺陷形成能与计算的晶体半径和共价半径的掺杂剂，但没有简单的趋势。先前观察到的热膨胀系数和体积模量之间的反比关系示出持续独立的电荷补偿空位的列入。
2013-11-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con physics.comp-ph
Vacancy-induced pseudo-gap formation in antiferromagnetic Cr$_{0.86}$ZnSb
本研究通过DFT计算与实验结合，发现反铁磁Cr$_{0.86}$ZnSb中特定空位排列会诱导电子结构赝能隙形成，导致220K磁相变及190K热电传输异常。
2024-11-12 cond-mat.mtrl-sci
Positron annihilation lifetime and Doppler broadening spectral calculations of oxygen-doped 3C-SiC
School of Nuclear Science and Technology, University of South China（南华大学核科学技术学院）；School of Computer, University of South China（南华大学计算机学院）
本研究利用DFT计算氧掺杂3C-SiC中缺陷的正电子湮灭寿命和多普勒展宽光谱，揭示了不同缺陷的电荷状态对湮灭特性的影响，并展示了PAS在区分缺陷类型中的应用。
2026-02-07 cond-mat.mtrl-sci
Effect of Oxygen Vacancy Defects on Electronic and Optical Properties of $MgO$ Monolayers: First Principles Study
用密度泛函理论的混合水平研究了MgO（111）单分子膜中氧空位缺陷引起的光电性质。HSE计算表明，由于引入氧空位，MgO单层的电子带隙显着减少。原始单分子膜具有宽带隙（4.84 eV，间接）半导体行为，当氧空位缺陷浓度分别增加6.25%和12.5%时，带隙分别变为2.97 eV（间接）和2.28 eV（直接）。因此，氧空位的存在导致能量红移的观察到的光学现象与原始单层。最重要的是，具有两个连续空位的双空位系统显示出最强的光学吸收，并且在电磁波谱中从可见光到紫外区域的光谱范围内也变得光学响应。因此，在MgO单层中产生氧钒可能是获得合适的太阳能材料的富有成效的技术。
2022-04-19 cond-mat.mtrl-sci
Influence of oxygen on thermal stability of nanocrystalline aluminum studied by positron annihilation spectroscopy
用正电子寿命谱和X射线衍射（XRD）方法研究了纳米铝的热稳定性。这些纳米颗粒通过流动悬浮（FL）方法[1]和电弧放电（DC）方法制备。重点研究了纳米颗粒表面氧化物对结构稳定性的影响。正电子寿命结果表明，两种样品的正电子寿命τ2相对较高，晶界空位团是主要的正电子陷阱。在150 ℃时效84 h后，由表面部分氧化的纳米颗粒组成的样品的平均晶粒尺寸几乎不变，而由纯纳米Al组成的样品的平均晶粒尺寸增大。在150 ℃时效时，纳米颗粒表面的部分氧化阻碍了晶粒的生长，与Al2O3有关的空位团簇需要较长的时效时间才能分解，这意味着氧化物稳定了纳米材料的微观结构。这一效果有利于数控材料保持优良的性能。
2015-02-05 cond-mat.mtrl-sci
Native Point Defects in Mono-- and Bi--layer Phosphorene
我们研究了单层和双层磷烯中本征点缺陷，空位和自填隙的稳定性和电子性质。利用\textit{ab initio}密度泛函理论和电子自能的GW近似计算了这些缺陷的形成能、准粒子缺陷态和电荷跃迁能级。使用DFT + GW的两个路径的形式主义研究间隙在单层磷烯，我们表明，包括静电校正CTL可以可靠地计算。计算结果表明，所有的本征点缺陷在中性态都具有较低的形成能（0.9- 1.6eV）。此外，我们发现磷烯中的空位表现为类受主缺陷，这可以解释磷烯的p型导电性。另一方面，间质可以显示受体和供体样行为。
2020-01-13 cond-mat.mtrl-sci
An ab initio study of intrinsic defects in zirconolite
锆英石，CaZrTi2O7，是一种用于处理高活性核废料的陶瓷。利用密度泛函理论结合随机搜索技术，对锆英石中本征缺陷的稳定间隙位进行了研究。有一个显着的依赖于电荷状态的空位缺陷结构，与形成的O2分子在一定的电荷状态的Ti和Zr空位。氧离子的低配位提供了DFT定位与阳离子空位相关的空穴的位点。的Frenkel缺陷的能量，计算出的空位和间隙形成能量的组合，表明氧缺陷有很强的依赖于化学环境，与氧Frenkel对能量之间的范围为1.5 eV。
2012-01-26 cond-mat.mtrl-sci
Breakdown of the Arrhenius Law of the Temperature Dependent Vacancy Concentration in fcc-Lanthanum
我们用原位正电子湮没谱测量了与温度有关的平衡空位浓度，以确定在元素fcc-La中空位形成的焓$H_\text{f}$和熵$S_\text{f}$。然而，应用于数据分析的阿克里尼乌斯定律未能解释$S_\text{f}$和$H_\text{f}$的意外高值：特别是与其他元素金属相比，$S_\text{f}=17(2)~k_\text{B}$大一个数量级，并且发现$H_\text{f}$的实验值与理论值$H_\text{f}=1.46~\text{eV}$（我们在$T=0~\text{K}$下对La的\acs{dft}计算）相差三个标准差以上。给出了一个一致的解释，超越了经典的阿克里乌斯方法的空位形成熵的温度依赖性与$S_\text{f}^\prime=-0.0120(14)~k_\text{B}/\text{K}$占空位引入的非谐势。
2020-01-22 cond-mat.mtrl-sci
Plasma engineered Hydroxyl Defects in NiO a DFTSupported-Spectroscopic Analysis of Oxygen Hole States and Implications for Water Oxidation
Technical University of Darmstadt（达姆施塔特工业大学）；Dutch Institute for Fundamental Energy Research（荷兰基础能源研究所）；Università degli studi di Milano（米兰大学）；Max Planck Institute for Chemical Energy Conversion（马克斯·普朗克化学能转换研究所）；Diamond Light Source（钻石光源）
通过结合DFT+U计算与等离子体辅助合成，研究等离子体中O₂和H₂O对NiO薄膜中空位形成、电子结构及催化倾向的影响，揭示羟基化对NiO电子缺陷景观的调控作用。
2025-12-14 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Effects of the surface termination and oxygen vacancy positions and on LaNiO$_{3}$ ultra-thin films: First-principles study
当LaNiO $_3$膜的超薄层的膜厚度变得小于几个晶胞（u.c.）时，氧空位的形成及其对相关电子结构的影响很少被研究。本文采用密度泛函理论+U（DFT+U）方法研究了LaNiO $_3$超薄膜的表面终止和氧空位位置对其电子性质和空位能量的影响.我们发现，在具有NiO $_2$终止表面（0.5 μ c.和1.5u.c.厚度），并且面内空位比面外空位在能量上有利。当允许两个空位位置时，Ni正方形平面几何形状在大多数情况下在能量上更稳定，因为两个氧空位倾向于留在Ni离子附近。NiO $_2$封端结构的面内空位是有利的，因为由于氧空位而释放的电荷可以容易地容纳在$d_{x^2-y^2}$轨道中，该轨道比$d_{z^2}$轨道占据少。值得注意的是，在DFT+U中，含有Ni正方形平面几何形状的氧空位结构变成绝缘状态，具有1.2eV的相当大的带隙，因为正方形平面中的$d_{z^2}$和$d_{x^2-y^2}$轨道之间的大的晶场分裂有利于绝缘状态，并且由于强的电子相关性，在其他Ni位点中诱导Mott绝缘状态。
2022-07-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Investigation of Near-Surface Defects of Nanodiamonds by High-Frequency EPR and DFT Calculation
纳米金刚石（ND）具有氮空位（NV）中心，是量子传感应用的一个有前途的平台。在ND中使用NV中心的应用的灵敏度通常由于ND表面附近的顺磁性杂质含量的存在而受到限制。在这里，我们调查近表面的顺磁性杂质在ND。使用高频（HF）电子顺磁共振光谱，探测ND壳内的近表面顺磁杂质，其g值测定为2.0028（3）。此外，HF电子-电子双共振检测的核磁共振谱和第一性原理计算表明，近表面杂质的可能结构是带负电荷的空位V-。近表面杂质的识别为提高纳米结构的NV特性和基于NV的传感技术提供了一条有前途的途径。
2019-06-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
On the Electronic Structure of a Recently Synthesized Graphene-like BCN Monolayer from bis-BN Cyclohexane: A DFT Study
自石墨烯兴起以来，氮化硼单分子膜由于与石墨烯结构相似而得到了深入的研究。以bis-BN环己烷（B2 N2 C2 H12）为前体分子，合成了六方结构的类石墨烯硼-碳-氮（h-BCN）单层膜。在此，我们研究了这种新型的BCN材料的电子和结构特性，在存在单原子（硼，碳，氮）的空缺，通过采用密度泛函理论计算。这些空位赋予的结构的稳定性进行了验证，从内聚能计算。结果表明，碳原子空位的存在会使晶格发生强烈的畸变，导致晶格平面性的破坏和键的重构。单原子空位诱导了平坦的带隙中间态的出现。一个显着程度的电荷本地化发生在这些缺陷附近。观察到仅在硼空位情况下的自发磁化，其磁偶极矩约为0.87 μ B。我们的计算预测的直接电子带隙值约为1.14 eV，这是在很好的协议与实验。重要的是，该带隙值介于无带隙石墨烯和绝缘h-BN之间。
2020-11-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Evolution of Intrinsic Vacancies and Prolonged Lifetime of Vacancy Clusters in Black Phosphorene
由于磷烯中原子空位的形成能相对较低，且具有高度可动性，因此了解它们的演变对于磷烯的结构完整性、化学活性和应用至关重要。本文采用第一性原理计算和动力学蒙特卡罗模拟相结合的方法，研究了孤立单空位原子团簇的时间演化和形成过程，旨在揭示这些原子空位的扩散、湮灭和反应机制。我们发现，虽然孤立的MV具有高流动性的字符，他们的反应，并形成MV对具有低得多的流动性和高稳定性在环境条件下。我们还表明，在边缘的MV的消失是相当缓慢的，由于相对较高的能量势垒，因此，约80%的MV仍然存在，即使在环境条件下两年后。我们的研究结果一方面提供了有用的信息磷烯通过化学功能化这些空位团簇的结构修复，另一方面，表明这些相当稳定的空位团簇可以用作活化催化剂。
2019-10-09 cond-mat.mtrl-sci
Role of Se vacancies on Shubnikov de Haas oscillations in Bi2Se3: a combined magneto-resistance and positron annihilation study
磁电阻测量加上正电子寿命测量，以表征空位型缺陷，已进行了拓扑绝缘体（TI）系统Bi 2 Se 3，不同的Se/Bi的比例。在4 K至10 K温度范围内，在高达15 T的磁场中进行测量时，在标称Bi2Se3.1晶体中观察到明显的Shubnikov de Haas（SdH）振荡，磁场垂直于晶体的（001）平面。量子振荡，二维电子结构的特征，被认为只有在晶体中，具有较低浓度的硒空位，从正电子湮没光谱推断。
2014-12-08 cond-mat.mtrl-sci
Study of the optimal conditions for NV- center formation in type 1b diamond, using photoluminescence and positron annihilation spectroscopies
研究了质子辐照结合真空热退火在~1b型金刚石单晶中产生负电荷氮空位色心（NV-）的最佳工艺参数。几个样品在不同的辐照和退火条件下处理，其特征在于慢正电子束多普勒展宽和光致发光（PL）光谱。在高质子注量的另一个复杂的空位缺陷出现限制NV-的形成。根据PL测量，NV-的浓度估计高达2.3 x 10^18 cm^-3。此外，我们还用NV ~-理论推导了正电子的俘获系数。这项研究深入了解了金刚石中高浓度NV-的生产，这在超灵敏磁力测量和量子混合系统应用中至关重要。
2011-08-24 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Size and shape of oxygen vacancies and protons in acceptor-doped barium zirconate
采用密度泛函理论（DFT）方法研究了受主掺杂锆酸钡晶体中缺陷引起的化学膨胀。参与水合反应的两种缺陷物质，+2带电的氧空位和形成氢氧根离子的质子间隙，被认为是自由缺陷和与掺杂剂Y，In，Sc和Ga相关联。引入缺陷引起的应变张量λ，它提供了一个自然的概括的普通化学膨胀到三维和各向异性失真。空位和质子的加入都引起晶格的各向异性畸变和净收缩，表明空位和氢氧根离子都小于氧离子。收缩是相当大的空位和水合的净效应，当一个空位被填充，并添加两个质子，是一个膨胀，与实验结果一致。掺杂剂对水合中的化学膨胀的影响被发现是相当小的，即使它是假设的空位和质子是完全相关的掺杂剂原子在晶格中。
2015-03-16 cond-mat.mtrl-sci
The environmental dependence of redox energetics of PuO2 and α-Pu2O3: A quantitative solution from DFT+U calculations
本文采用密度泛函理论（DFT）+ $U$方法研究了PuO $_{2}$和$α$ -Pu $_{2}$ O $_{3}$中带电氧缺陷和中性氧缺陷的能量，并对还原态PuO $_{2}$的平衡组成进行了定量测定（PuO $_{2-x}$）作为环境温度和氧分压的函数，这表明与相应的高温实验相当一致。在环境条件下，PuO $_{2}$到$α$ -Pu $_{2}$ O $_{3} $的吸热还原被发现通过PuO $_{2-x}$的伴随体积膨胀和O-空位的可能迁移而促进，而$α$ -Pu $_{2}$ O $_{3}$的进一步还原被预测要困难得多。与PuO $_{2}$的吸热氧化相反，$α$ -Pu $_{2} $ O $_{3}$的氧化是一个稳定的放热过程。
2012-08-18 cond-mat.mtrl-sci
Split Ga vacancies and the unusually strong anisotropy of positron annihilation spectra in $\boldsymbolβ$-Ga$_2$O$_3$
本文报道了对$β$ $_2$ O $_3$晶格和Ga单空位缺陷中正电子湮没参数的系统的第一性原理研究，并补充了正电子-电子湮没的多普勒展宽的取向相关实验。我们发现$β$ -Ga $_2$ O $_3$晶格和所考虑的缺陷在它们的多普勒展宽信号中都表现出异常强的各向异性。该各向异性与$β$ $_2$ O $_3$晶体结构的低对称性相关，这导致即使在晶格中的离域状态下也不寻常的正电子一维约束.特别是，最近通过扫描透射电子显微镜观察到的分裂Ga空位产生异常各向异性的正电子湮没信号。我们发现在实验中，$β$ O $_3$样品中的正电子湮没信号似乎常常由分裂的Ga空位支配。
2020-11-04 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio vacancy formation energies and kinetics at metal surfaces under high electric field
在场蒸发条件下记录场离子显微镜图像并随后重建底层原子构型，称为三维场离子显微镜（3D-EFT）是能够在原子尺度上解决晶体缺陷的少数技术之一。然而，观察到的空缺的数量及其来源仍然是一个有争议的问题。有人建议，在3D-MEMS中使用的高电场（1-5 V/mA）可能会引入伪影空位。为了研究这种效应，我们使用了密度泛函理论（DFT）模拟。在具有（971）表面取向的重复平板方法中模拟了具有扭结的台阶状Ni和Pt表面。采用广义偶极校正法在平板的一侧引入了高达4 V/cm的静电场。与所提出的相反，我们表明，在带电的金属表面上形成的空缺是更困难的相比，一个无场的情况下。我们还发现，电场可以引入一个潜在的空位湮灭机制的动力学障碍。我们合理化这些研究结果，通过比较从现场蒸发模型的见解。
2022-09-14 cond-mat.mtrl-sci
Defect calculations in semiconductors through a dielectric-dependent hybrid DFT functional: the case of oxygen vacancies in metal oxides
我们研究了三种不同的金属氧化物半导体（金红石型和金红石型TiO 2，单斜晶系WO 3，和四斜晶系ZrO 2）中的氧空位的行为，使用最近提出的混合密度泛函方法，其中确切的交换分数是材料依赖的，但在自洽方案中获得从头算。特别是，我们计算相对于氧空位缺陷的电荷跃迁能级，并将计算的光学和热激发/发射能量与现有的实验结果进行比较，从而揭示潜在的激发机制和相关材料特性。我们发现，这种新的方法是能够再现不仅基态性能和能带结构的完美的大块氧化物材料，但也提供了与相应的亚化学计量缺陷系统中观察到的光学和电学行为一致的结果。
2015-09-13 cond-mat.mtrl-sci
Stability and diffusion of oxygen vacancies in LaNiO$_3$: a DMFT study
West Virginia University（西弗吉尼亚大学）；University of Illinois at Chicago（伊利诺伊大学芝加哥分校）
本文利用DMFT研究LaNiO$_3$中氧空位对金属-绝缘体转变的影响，揭示了量子涨落对能垒高度的影响。
2022-12-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
First Principles, Explicit Interface Studies of Oxygen Vacancy and Chloride in Alumina Films for Corrosion Applications
点蚀是一个研究较多的技术相关课题。然而，负责钝化氧化层的击穿的基本机制仍然是争论的主题。已知氯阴离子会加速腐蚀;相关假设包括Cl插入氧化膜中带正电的氧空位，以及Cl吸附在钝化氧化物表面上，取代表面羟基。在这项工作中，我们进行大规模的第一性原理模拟显式金属/Al（2）O（3）界面，以调查与这些假设相关的能量和电子结构。明确的界面模型允许电子转移，模仿电化学事件，并建立在不同的接口和电子带排列的原子结构之间的关系。对于多个模型接口，我们发现，双电荷氧空位，这是点缺陷模型（PDM）的关键成分，经常用于分析腐蚀数据，只能发生在存在的电势梯度，提高了电压。Cl-插入到氧化物膜中可以在一些氧空位位点中在能量上是有利的，这取决于电压。我们还讨论了这些复杂的接口与显式DFT建模相关的挑战。
2021-07-05 cond-mat.mtrl-sci
Effect of vacancies on the mechanical properties of zirconium: An ab initio investigation
核反应堆中锆及其合金的辐照缺陷严重影响其力学性能。然而，点缺陷如何改变力学性能的研究很少。本文基于密度泛函理论系统地研究了空位对α-Zr力学性能的影响。对均匀分布的空缺和空缺组都进行了审议。结果表明，空位的存在会降低材料的体积模量，而提高材料的剪切模量和杨氏模量。基于这些模量，进一步计算了塑性和硬度。随着空位的引入，塑性降低，但硬度增加。然而，当空位浓度大于临界值时，发生延展性的升高和硬度的降低，这指示材料的退化。此外，发现空位导致杨氏模量在3D空间中更各向同性的分布。为了进一步研究空位的聚集如何影响力学性能，预测了二空位和三空位团簇的最稳定构型，其对应于空位的最紧凑分布。与均匀分布的空位相比，空位的聚集将强化上述弹性模量、塑性和硬度的变化。结果表明，空位浓度的增加可能是辐照下力学性能变化的根本原因，而空位团簇的形成则加剧了这种变化。
2016-06-12 cond-mat.mtrl-sci
