Competing effects of Si and Mg doping on native point defects in yttrium aluminum garnet
Institute for Single Crystals, National Academy of Sciences of Ukraine（乌克兰国家科学院单晶研究所）；V.N. Karazin Kharkiv National University（瓦纳·卡拉津哈尔科夫国立大学）
本研究结合第一性原理计算与热力学模型，揭示Si和Mg掺杂对YAG本征点缺陷的反向调控作用及共掺杂的补偿效应，为YAG烧结性能调控提供微观依据。
2026-10-06 cond-mat.mtrl-sci
Density functional study of native point defects in CaO
Inha University（延世大学）；Department of Physics, Inha University（延世大学物理系）；Institute of Quantum Science, Inha University（延世大学量子科学研究所）
采用第一性原理密度泛函计算研究CaO中本征点缺陷的结构、电子和光学性质，发现氧空位在贫氧条件下占优，钙空位在富氧条件下占优，空位复合物热力学稳定且能经受高温退火，光学跃迁能表明实验吸收和发射峰可归因于带负电的空位复合物和孤立氧空位。
2026-07-03 cond-mat.mtrl-sci
First-principles study of native point defects in Bi2Se3
在密度泛函理论的框架下，采用第一性原理方法研究了Bi $_2$ Se $_3$的本征点缺陷对结构和电子性质的影响. Bi $_2$中Se空位Se $_3$是双施主，Bi空位是三受主.反位硒（Se $_{Bi}$）由于其施主能级（$\varepsilon$（+1/0））进入导带，在体系中始终是一个活跃的施主。有趣的是，Bi $_2$ Se $_3$中的Bi反位（Bi $_{Se1}$）是一种两性掺杂剂，当$μ$ $_e$ $<$ 0.119 eV（该材料是典型的p型）时作为施主，当$μ$ $_e$ $>$ 0.251 eV（该材料是典型的n型）时作为受主。不同生长环境（如富Bi或富Se）下的形成能表明，在富Se条件下，Se $_{Bi}$是最稳定的本征缺陷，与电子化学势$μ$ $_e$无关。在富Bi条件下，Se空位是最稳定的本征缺陷，除了在$μ$ $_e$ $>$ 0.262eV（材料为典型的n型）和$Δ$ $μ$ $_{Se}$ $<$-0.459eV（富Bi）的生长窗口下，在这样的生长窗口下，一个带负电荷的Bi $_{Se1}$是最稳定的。
2012-06-30 cond-mat.mtrl-sci
Native point defects in $Ti_3GeC_2$ and $Ti_2GeC$
用密度泛函理论计算了MAX相$Ti_2GeC$和$Ti_3GeC_2$化合物中的本征点缺陷（空位、晶格和反位）的形成能。Ge空位的形成能为2.87 eV，是$Ti_2GeC$中最稳定的缺陷; C空位的形成能为2.47 eV，是$Ti_3GeC_2$中最稳定的缺陷。锗空位，特别是，被发现是强的声子散射中心，减少晶格贡献的热导率在$Ti_2GeC$。在这两种化合物中，所报道的高热导率和电导率归因于源自费米能级处的高态密度的电子贡献。
2019-04-08 cond-mat.mtrl-sci
Energetics of native point defects in GaN: a density-functional study
利用密度泛函理论研究了GAN中本征点缺陷的形成能。在我们的第一性原理方案中，带边的位置符合混合密度泛函计算，从而产生与实验一致的带隙。相对于以前的半局部计算，计算出的形成能和电荷跃迁水平被发现是显着不同的定量方面，而整体定性趋势保持相似。在富Ga条件下，氮空位对应于带隙中所有费米能的最稳定缺陷，但其形成能太高而不能解释自掺杂。我们的计算还表明镓空位在n型GAN中不起任何补偿作用。
2017-04-11 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
Clustering of vacancy defects in high-purity semi-insulating SiC
用正电子寿命谱研究了半绝缘碳化硅中的本征空位缺陷。该材料显示含有（i）由4- 5个缺失原子组成的空位簇和（ii）与Si空位相关的带负电荷的缺陷。与团簇结合的总开放体积与生长态和退火态材料的电阻率相关。我们的研究结果表明，硅空位相关的复合物电补偿生长的材料，但迁移，以增加在退火过程中的集群的大小，导致电阻率的损失。
2006-06-06 cond-mat.mtrl-sci
Native point defects in few-layer phosphorene
采用混合密度泛函理论结合半经验vanderWaals色散修正，研究了缺陷少层磷烯中空位和自发光的结构和电子性质.我们发现，无论是空位和自填隙缺陷是更稳定的外层比在内层。空位和自填隙P缺陷的形成能和跃迁能均随膜厚的增加而降低，这主要是由于基质价带最大值相对于真空能级的上移所致.因此，空位和自激子都可以作为浅受主，这很好地解释了实验观察到的p型导电性的少层磷烯。另一方面，由于这些原生点缺陷具有中等的形成能，并且在带负电荷的状态下是稳定的，因此它们也可以作为n型少层磷烯中的电子补偿中心。
2015-08-20 cond-mat.mtrl-sci
Vacancy defects induced changes in the electronic and optical properties of NiO studied by spectroscopic ellipsometry and first-principles calculations
半导体中的本征缺陷在其光电性能中起着重要作用。氧化镍（NiO）是少数几种宽禁带p型氧化物半导体之一，并且其导电性被认为主要由Ni空位受体控制。在此，我们提出了一个系统的研究比较化学计量的NiO，富氧NiO与镍空位（NiO：VNi），富镍NiO与O空位（NiO：VO）的光电性能。光学性质通过椭圆偏振光谱法获得，而价带谱通过高分辨率X射线光电子能谱学探测。实验结果直接比较第一性原理密度泛函理论+ U计算。计算结果证实，间隙状态存在于两个NiO系统与空缺。NiO：Vo中的间隙态主要是Ni 3d态，而NiO：VNi中的间隙态由Ni 3d和O 2p态组成。的NiO：VNi样品的吸收光谱显示出显着的缺陷引起的功能低于3.0 eV的NiO和NiO：VO样品相比。NiO：VNi中的子带隙吸收的增加可以归因于在电子态密度中观察到的带隙态。研究表明，在空位浓度相近的情况下，NiO：VNi的光学常数与NiO：VO的光学常数有很大的差异。我们的实验和计算结果表明，虽然VNi是NiO中的有效受体，但它们也会降低材料的可见光透明度。因此，对于透明光电子器件应用，需要优化具有非本征掺杂的原生VNi缺陷以同时增强p型导电性和透明度。
2020-10-07 cond-mat.mtrl-sci
Native point defects in CaS: A focus on doping limit for persistent luminescence
用DFT+ Hubbard U方法研究了CaS中的本征点缺陷。考虑了Ca赝势d轨道的局域化效应。Ca位的Hubbard U修正d轨道起着辅助从S位p轨道到Ca位的电荷转移的作用，在带隙内产生局域电子和空穴态，能量间隔为1.2~ 1.4eV。这对应于光学吸收的导带边缘以下的局部激子能级。讨论了本征点缺陷的电子性质和形成能。在富Ca极限下，中性S空位的能量最低，为0.62eV。肖特基缺陷对缺陷是另一种主要缺陷，从富S到富Ca的化学势极限，每个缺陷位点的成本为1.51 eV。缺陷形成能进一步说明，双正S空位和双负Ca空位分别是CaS中最稳定的施主型和受主型缺陷。我们还总结了一个狭窄的掺杂极限能量已被确定为1.33 eV恒定在CaS独立于不同的化学势限制。但是这种掺杂允许的范围完全从价带附近向导带边缘从富S到富Ca的极限移动。在富S极限下，可掺杂范围与Eu ~（2+）掺杂实验一致，发光极限为659 nm（1.88 eV），与文献报道的650 nm非常接近。这为CaS中镧系离子的掺杂实验提供了坚实的理论参考。结合缺陷能级和形成能，我们认为这是一种反映掺杂能量范围的有效方法，也是解释镧系离子掺杂晶体材料光致发光（PSL）机制激活阶段的辅助手段。
2015-07-22 cond-mat.mtrl-sci
A First Principles Investigation of Native Interstitial Diffusion in Cr2O3
第一性原理密度泛函理论（DFT）研究了α-Cr2 O3中的自扩散机制，结果表明，自扩散机制中的空位比空位更易迁移. Cr金属原子占据未占据的Cr亚晶格位置，这些位置由6个O原子八面体配位，并且O金属原子形成沿[221]方向（对角线）取向的哑铃构型。计算结果表明，在富氧条件下，中性氧杂质占主导地位，而在富铬条件下，+2和+1电荷态的Cr杂质占主导地位。与空位类似，O和Cr晶体的电荷跃迁能级都位于带隙的深处。输运计算揭示了丰富多样的间隙扩散机制，是物种，电荷和取向依赖。在两步过程中，Cr间隙原子优选地沿着Cr晶格的对角线扩散，经由在相邻Cr双层中包括Cr间隙原子和相邻Cr Frenkel缺陷的中间缺陷复合体。这一机制类似于空位介导的Cr沿c轴扩散，具有中间Cr空位和Cr Frenkel缺陷组合。相反，氧自由基通过键转换机制扩散。处于-1和-2电荷状态的O型化合物与中性O型化合物相比具有非常高的迁移率。
2018-05-11 cond-mat.mtrl-sci
Vacancy-related color centers in twodimensional silicon carbide monolayers
本文通过密度泛函理论计算表征二维碳化硅中碳空位、硅空位及碳反位-空位对缺陷的超精细张量和光学激发态，并提出带负电碳反位-空位可用于近红外单光子发射，中性碳空位可用于可见光波段量子传感。
2023-12-19 cond-mat.mtrl-sci
Hybrid functional with semi-empirical van der Waals study of native defects in hexagonal BN
采用基于混合密度泛函理论（DFT）的第一性原理计算，结合Grimme的DFT-D2方法的经验色散修正，研究了六方BN中本征缺陷的形成能和跃迁能级.我们的计算结果预测，间隙B是最稳定的缺陷下富N和p型条件。当电子化学势接近导带最大值时，B空位和间隙N成为主要缺陷。然而，这些补偿缺陷将是无活性的，因为它们在p型和n型条件下的超深电离水平。
2013-10-31 cond-mat.mtrl-sci
Native Pb vacancy defects induced p-type characteristic in epitaxial monolayer PbSe
本研究结合实验与理论，发现Au(111)上外延单层PbSe的两类本征缺陷中，Pb空位会使费米能级移入价带产生空穴，诱导p型特性，为相关器件研究提供参考。
2023-08-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
3D oxygen vacancy order and defect-property relations in multiferroic (LuFeO$_3$)$_9$/(LuFe$_2$O$_4$)$_1$ superlattices
研究多铁性 (LuFeO$_3$)$_9$/(LuFe$_2$O$_4$)$_1$ 超晶格，利用原子探针断层扫描揭示三维氧空位有序结构，证明其对室温多铁性的关键作用并建立原子级缺陷量化方法。
2023-06-30 cond-mat.mtrl-sci
Anomalous behavior of native point defects in C2-ordered antiferromagnet $α$-MnO$_2$
Indian Institute of Technology Bombay（印度理工学院孟买分校）；Bhabha Atomic Research Centre（巴哈原子研究中心）
本研究采用密度泛函方法结合BSE@G₀W₀计算，探究C2型反铁磁α-MnO₂本征点缺陷的结构、电子、磁学及光学性质，明确缺陷的竞争关系与光学响应特征，为其可控掺杂及性能优化提供理论依据。
2026-08-21 cond-mat.mtrl-sci
Effects of Al Addition on the Native Defects in Hafnia
在纯HfO2中检测到两个被占据的本征缺陷带，其中一个位于带隙的中间，另一个略高于价带最大值。对铝酸铪薄膜电子结构随Al浓度变化的研究表明，铝酸铪薄膜的电子结构随Al浓度的变化而变化，而铝酸铪薄膜的态密度随Al浓度的增加而显著降低，铝酸铪薄膜的态密度随Al浓度的增加而减小。我们的第一性原理研究的系统属性的两个带的带电氧空位，和氧间隙相关的缺陷状态的HfO2，分别。我们进一步证明，所观察到的缺陷带的演变起源于添加的Al和纯HfO2的本征缺陷之间的相互作用，这有效地钝化VO+诱导的中间带隙态，但对材料的电子结构的其他方面的影响很小。
2005-06-26 cond-mat.mtrl-sci
Native defect assisted enhanced response to CH4 near room temperature by Al0.07Ga0.93N nanowires
由于III族氮化物具有高的化学稳定性和热稳定性，因此需要在低工作温度下具有高灵敏度的气体传感器。首次实现了Al 0.07Ga 0.93N纳米线（NW）的CH 4传感，在50 °C的低工作温度下具有比GAN NW更好的响应。采用惰性气体离子束辐照Al/GAN纳米线双层膜，通过离子束混合工艺合成了Al0.07Ga0.93N纳米线。的传感机制解释与本机缺陷的帮助下存在于系统中。Ga空位（VGa）在Al 0.07Ga 0.93N纳米线中产生的浅受主数量比在GAN纳米线中的要多。通过光致发光光谱分析，推测了O反位缺陷（ON）在浅V_Ga形成中的作用。这些原生缺陷强烈影响气体传感行为，导致增强和低温CH 4传感。
2018-08-11 cond-mat.mtrl-sci
Influence of native defects on magneto-optoelectronic properties of $α$-MoO$_{3}$
本研究通过第一性原理DFT计算探究本征缺陷对$α$-MoO$_{3}$磁光电性质的影响，明确了不同空位的形成难易、对带隙与磁矩的作用及室温稳定性，为相关器件设计提供了理论依据。
2023-06-08 cond-mat.mtrl-sci
Stability and dopability of native defects and group-V and -VII impurities in single-layer MoS2
通过密度泛函理论计算研究了单层MoS 2中的本征缺陷、VB族和VIIB族元素的Mo替代杂质以及VA族和VIIA族元素的S替代杂质。结果表明，在富Mo和富S条件下，S空位（VS）和S间隙（Si）的形成能较低，约为1 eV，但由于它们是深能级缺陷，其载流子掺杂能力较差。发现V、Nb和Ta（VB族）和Re（VIIB族）杂质容易作为Mo替代缺陷并入单层MoS 2中，其中V、Nb和Ta是浅受主，Re是所考虑的杂质中唯一的浅施主。从自然生长的MoS 2块体材料剥离的单层MoS 2中的无意的n型掺杂被认为是源于Re杂质。
2013-07-15 cond-mat.mtrl-sci
LiH as a Li$^+$ and H$^-$ ion provider
我们提出了第一性原理研究的天然缺陷的形成和迁移的氢化锂（LiH），材料的兴趣在储氢和锂离子电池。我们发现，带负电荷的锂空位和带正电荷的氢空位是LiH中的主要缺陷，形成能约为0.85 eV。利用这种低能量，LiH可以是Li $^+$和/或H $^-$离子的良好提供者。基于我们的研究结果，我们讨论了LiH在与另一种反应物反应中的作用，这在储氢和锂离子电池中是重要的，并解释了实验中观察到的离子电导率和氢表面损失。
2014-12-19 cond-mat.mtrl-sci
Vertical distribution of nitrogen-vacancy centers in diamond formed by ion implantation and annealing
进行蚀刻实验，其揭示通过离子注入和退火在靠近表面处产生的金刚石中的光学活性氮空位（NV）中心的垂直分布。的NV分布强烈地依赖于原生氮浓度，和中性和带负电荷的NV峰的光谱测量提供证据，在较低的氮材料中的电子耗尽效应。这些结果对于潜在的量子信息和磁力计设备是重要的，其中NV中心必须被创建在非常接近于用于耦合到光学结构的表面处。
2009-02-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Vacancy defect in bulk and at (10$\overline{1}$0) surface of GaN: A combined first-principles theoretical and experimental analysis
采用基于密度泛函理论的第一性原理计算，研究了纤锌矿氮化镓（\textit w-GaN）体相和非极性（10 $\overline{1}$ 0）表面的Ga和N空位的原子和电子结构、形成能、稳定性和磁性.在富Ga和富N条件下，N空位的形成能明显低于Ga空位在体相和（10 $\overline{1}$ 0）面上的形成能.从电子能量损失谱测量中注意到N-空位存在的实验证据，其进一步与在GAN半导体网络中观察到的高电导率相关。我们发现费米能级钉扎在Ga衍生表面态以下0.35 $\pm$ 0.02 eV处。由于在（10 $\overline{1}$ 0）表面处形成N-空位而在纳米结构中存在原子台阶使得其电子结构金属化。在这些空位附近的N-空位和Ga-Ga金属键形成的聚集被认为是实验观察到的多面GAN纳米结构的导电性的另一个来源。
2017-12-14 cond-mat.mtrl-sci
Native defects and impurities in talcum quasi-2D layers
本研究对纯净及含缺陷的滑石准二维层进行全面计算分析，揭示了空位缺陷与各类杂质的电子及光学性质，为识别色心、自旋量子比特和掺杂剂奠定基础，推动滑石在量子技术中的应用。
2025-07-01 cond-mat.mtrl-sci
Spectroscopic study of native defects in the semiconductor to metal phase transition in V2O5 nanostructure
钒是一种具有多种氧化态的过渡金属，V2 O 5是其中最稳定的形式。除了催化、化学传感和光致变色应用之外，V2 O 5还被报道在530- 560 K的温度范围内表现出半导体到金属的转变（SMT）。尽管在使用术语“SMT”表示V2 O 5时存在争议，但在转变温度以上的金属行为及其起源在科学界引起了极大的兴趣。本研究以Au为催化剂，采用气相传输法在SiO2/Si衬底上沉积了V2 O 5纳米结构。温度相关的电测量证实了V2 O 5中的SMT没有任何结构变化。温度依赖的光致发光分析证明了由于V2 O 5在转变温度以上的还原而出现的氧空位相关峰，这也是从温度依赖的拉曼光谱研究中推断的。随着温度的升高，V2 O 5电子结构中新演化的缺陷能级也可以从底部最分裂的导带的向下移动中理解，导带的向下移动是由于Pdπ键的断裂导致V2 O 5在转变温度以上的金属行为。
2018-01-02 cond-mat.mtrl-sci
Accurate Point Defect Energy Levels from Non-Empirical Screened Range-Separated Hybrid Functionals: the Case of Native Vacancies in ZnO
本研究采用非经验性调谐的筛选范围分离杂化（SRSH）泛函结合密度泛函理论（DFT），计算ZnO中本征锌、氧空位点缺陷的电子性质及缺陷能级，结果与实验高度一致，为缺陷物理提供低成本高精度的非经验性第一性原理计算框架。
2025-04-18 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
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
Native point defects from stoichiometry-linked chemical potentials in cubic boron arsenide
点缺陷的存在通常会破坏半导体中的化学计量。例如，AB化合物中A位上的空位使晶体富含B。当化学计量比改变时，化学势也改变。虽然流行的第一性原理方法提供了显着的洞察点缺陷的特点，在一个透明的方式，晶体化学计量和化学势之间的关键联系，通常没有。然而，对化学势的特别选择可能导致在某些费米能级范围内的非物理负形成能，以及电荷平衡的问题。在这里，我们制定了一个规范的框架，描述了每个元素的化学势是如何直接链接到（非）化学计量条件下的晶体的组成，而不是特设假设的化学势是在一定的生长条件下的元素限制。因此，在带隙内化学势随费米能级变化，形成能为正。使用这样的方法，我们目前的$ab$ $initio$的结果，本征点缺陷的BA，具有超高的室温热导率的半导体。我们发现，反位是非化学计量比材料的本构缺陷，而B $_\mathrm{As}$反位和B空位占主导地位的化学计量比材料。我们进一步讨论的热力学平衡和电荷中性点的BAs根据我们的化学计量确定的化学势。如前所述，我们的工作提供了一种更适用和更容易获得的方法来解决半导体中的缺陷形成能，特别是那些通常看到负形成能的宽禁带半导体。
2021-02-19 cond-mat.mtrl-sci
Understanding and Controlling V-Doping and S-Vacancy Behavior in Two-Dimensional Semiconductors- Toward Predictive Design
本研究通过改变WS2单层中V掺杂密度，结合显微技术与第一性原理计算，揭示了掺杂剂与硫空位的相互作用机制，为下一代光电子和量子器件的掺杂策略理性设计提供了指导。
2025-06-26 cond-mat.mtrl-sci
Universal Stability of Ga Split Vacancies across α-, β-, and κ-Ga2O3 Polymorphs: A Machine-Learning Accelerated Study
School of Mathematics and Physics, Queen’s University Belfast（贝尔法斯特女王大学数学与物理学院）；European Theoretical Spectroscopy Facility（欧洲理论光谱设施）
通过机器学习势加速发现非局域缺陷重构，结合HSE06杂化密度泛函精确计算，发现分裂空位是β、α和κ相Ga2O3多晶型中基态空位，且比简单空位更稳定，而Hf和Si施主效率受分裂空位补偿限制，贫氧生长是抑制缺陷实现高n型电导的普适条件。
2026-05-27 cond-mat.mtrl-sci
Exploring Native Atomic Defects in NiTe2
Hebei Normal University（河北师范大学）；Beijing Information Science and Technology University（北京信息科技大学）；Songshan Lake Materials Laboratory（松山湖材料实验室）；Zhejiang University of Technology（浙江工业大学）
研究NiTe₂中的本征原子缺陷，通过高分辨率扫描隧道显微镜与第一性原理计算，发现五种主要缺陷类型，揭示生长条件对缺陷类型的影响，并提出通过控制合成条件来调控缺陷以优化材料电子性质。
2022-01-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Chemical trends of deep levels in van der Waals semiconductors
半导体的性质主要由包括原生缺陷的晶体缺陷限定。范德瓦尔斯（vdW）半导体是一种新兴的材料，也不例外：即使在最纯净的材料中也存在缺陷，并强烈影响其电学，光学，磁性，催化和传感特性。然而，不像传统的半导体，其中缺陷的能级有据可查，它们是实验未知的，即使是最好的研究vdW半导体，阻碍了这些材料的理解和利用。在这里，我们直接评估深能级和它们的化学趋势的带隙的MoS2，WS2和它们的合金的瞬态光谱研究。深能级之一被发现遵循每个主机的导带最小值，归因于原生硫空位。一个可切换的DX中心状深能级也被确定，其能量在不同宿主之间的固定能级上排列，解释了400 K以上的持久光电导性。
2020-10-08 cond-mat.mtrl-sci
Stabilizing intrinsic defects in SnO$_{2}$
采用第一性原理LDA/LDA $+U$方法研究了Li掺杂SnO $_{2}$的磁性和电子结构.我们发现，锂诱导磁性的SnO $_{2}$时，掺杂在Sn网站，但成为非磁性时，掺杂在O和间隙网站。计算的形成能表明，锂更喜欢的Sn网站相比，O网站，与以前的实验工作。研究了Li与本征缺陷（Sn V $_\mathrm{Sn}$和O V $_\mathrm{O}$空位）的相互作用，发现Li不仅具有自旋极化作用，而且具有空位稳定作用，即Li显著降低了本征缺陷的缺陷形成能，有助于磁氧空位的稳定.电子态密度表明，这些系统，费米能级接触导（价）带，是非磁性（磁性）。癌症。电子态密度表明，费米能级接触导（价）带的那些系统是非磁性的（磁性的）。
2013-05-02 cond-mat.mtrl-sci
Computational identification of Ga-vacancy related electron paramagnetic resonance centers in $β$-Ga$_2$O$_3$
结合实验/理论研究辐照$β$ -Ga $_2$ O $_3$中的EPR。在高能质子或电子辐照后，观察到四个EPR谱，两个$S=1/2$和两个$S=1$。其中一个S=1/2光谱（EPR 1）可以在室温及以下观察到，其特征在于自旋汉密尔顿参数$g_b=2.0313$、$g_c=2.0079$、$g_{a*}=2.0025$以及与$^{69}$ Ga上$~\sim$ 14 G的两个等效Ga邻居的准各向同性超精细相互作用。第二个（EPR 2）是在低温下光激发（阈值为2.8 eV）后观察到的，其特征是$g_b=2.0064$，$g_c=2.0464$，$g_{a*}=2.0024$和与两个10 G的等价Ga邻居的准各向同性超精细相互作用。一个自旋$S=1$光谱与类似的g-张量和50\%减少超精细分裂伴随着这些，这是两个弱耦合$S=1/2$中心的缺陷的指示。进行各种各样的原生缺陷模型的磁共振指纹的DFT计算，以确定这些EPR中心在特定的缺陷配置。EPR 1中心被认为对应于两个四面体$V_\mathrm{Ga1}$与间隙Ga在它们之间的复合物。该模型先前被证明具有比简单四面体Ga空位更低的能量，并且具有比其他$V_\mathrm{Ga}$相关模型更高的$2-/3-$跃迁能级，这将解释为什么其他模型已经处于其抗磁性$3-$状态，并且因此如果费米能级被钉扎在该能级处则无法观察到。EPR 2光谱被认为…
2019-02-25 cond-mat.mtrl-sci
Correlation between anion defects and ion beam induced luminescence in Y4Zr3O12
Zr/Al ODS合金的潜在应用取决于Y_4Zr_3O_（12）弥散相的辐照稳定性。识别缺陷类型的基础研究对于识别减轻损害的途径非常重要。在这种情况下，研究有关的点缺陷和他们的集群识别的原位离子发光光谱。在100 keV的He+离子辐照过程中获得的电离发光光谱显示出两个突出的带，在330 nm和415 nm。使用密度泛函理论计算与HSE 06混合交换相关功能，发光带已被确定为产生由于本地和辐射诱导的氧空位缺陷在带电和中性配置。
2021-05-22 cond-mat.mtrl-sci
The electrical conductivity of cubic (In$_{1-x}$Ga$_x$)$_2$O$_3$ films ($x\le0.18$): Native point defects, Sn-doping, and the surface electron accumulation layer
本文研究 Ga 合金化对 In$_2$O$_3$-Ga$_2$O$_3$ 薄膜电导的影响，发现本征缺陷使电子密度意外增加且表面电子积累层保持存在，并展示了一种带隙更宽的 Sn 掺杂单晶透明导电氧化物。
2021-09-27 cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure depiction of magnetic origin in BaTiO$_{3-δ}$ thin film: A combined experimental and first-principles based investigation
为了揭示铁电钙钛矿氧化物系统中自然空位诱导磁化的起源，本文研究了缺氧外延BaTiO $_{3-δ}$薄膜中电子结构的改变对磁有序化的影响。我们的适应方法采用最先进的实验方法，即光发射，光吸收光谱，磁力测量适当结合第一原理为基础的理论方法的密度泛函理论（DFT和DFT+ \textit{U}）计算的框架内。观察到氧空位（O $ _{V} $）导致Ti 3 \textit{d}（t $_{2g}$）的部分布居，在费米能级附近的电子结构中引入缺陷态，使带隙减小.与化学计量BaTiO $ _{3}$的带隙绝缘性质相反，缺氧BaTiO $_{2.75} $膜显示Mott-Hubbard绝缘体特性。所观察到的磁有序是由于自旋极化电荷密度在O $ _{V} $站点附近的不对称分布，这导致在第一和第二最近的相邻Ti站点，分别不相等的磁矩值。据此，我们提出了一种操纵BaTiO $_{3-δ}$系统的带隙和在位电子相关能及其对磁性能影响的方法，为设计新型单相多铁性系统开辟了一条途径.
2019-04-05 cond-mat.mtrl-sci
A window into NV center kinetics via repeated annealing and spatial tracking of thousands of individual NV centers
金刚石中氮空位中心形成动力学的知识对于基于该缺陷的工程传感器和量子信息器件是至关重要的。在这里，我们利用单一NV中心的纵向跟踪，以阐明NV缺陷动力学在高温退火过程中从800-1100 $^\circ$ C在高纯化学气相沉积金刚石。我们观察到三种现象，可以共存：NV形成，NV淬火，和NV取向的变化。与基于NV的应用相关的是，通过在980 $^\circ$ ℃退火观察到在不存在样品照射的情况下NV密度增加6至24倍，并且在1050 $^\circ$ ℃观察到NV取向变化。相对于超纯金刚石中缺陷动力学的基本理解，我们的研究结果表明，一个显着的空位源可以被激活之间的NV创建950-980 $^\circ$ C，并表明，天然氢从NVH $_y$复合物在NV淬灭中起着主导作用，在最近的{ \it从头计算}的协议。最后，取向变化的直接观察使我们能够估计NV扩散势垒为5.1~eV。
2019-11-24 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
