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
Native defects in monolayer GaS and GaSe: electrical properties and thermodynamic stability
本研究利用从头算计算考察单层GaS和GaSe本征缺陷的电荷跃迁能级、补偿复合作用及有限温度形成能，并提出可降低缺陷浓度的生长条件窗口。
2021-10-19 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
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 point defects in CuIn$_{1-x}$Ga$_x$Se$_{2}$: hybrid density functional calculations predict origin of p- and n-type conductivity
基于HSE 06杂化泛函理论，我们对CuIn $_{1-x}$ Ga $_x$ Se $_{2}$中由于本征点缺陷引起的p型和n型导电性进行了第一性原理研究.能带排列表明，由于导带最小值的增加，$x$的带隙变大，使得难以在CuGaSe $_{2}$中建立n型导电性。由缺陷形成能可知，In/$_{\mathrm{Cu}}$是浅施主，$_{\mathrm{Cu}}$，VPDMATHABMR和Cu $_{\mathrm{In}/\mathrm{Ga}}$是浅受主.利用电离缺陷和本征载流子的总电荷中性来确定费米能级，我们表明，在富In生长条件下，在$_{\mathrm{Cu}}$导致强烈的n型导电性CuInSe $_{2}$。在贫In生长条件下，CuInSe $_{2}$中的导电类型改变为p型，并且In $_{\mathrm{Cu}}$对受主的补偿减少，如在光致发光实验中观察到的。在CuGaSe $_{2}$中，原生受主钉扎远离导带最小值的费米能级，从而抑制n型导电性。另一方面，CuGaSe $_{2}$在宽范围的贫Ga生长条件下显示出强的p型导电性。最大p型导电性CuIn $_{1-x}$ Ga $_x$ Se $_{2}$在In/Ga-贫生长条件下达到，与In/Ga-贫化学计量样品上的电荷浓度测量一致，并且主要是由于占主导地位的受主Cu $_{\mathrm{In}/\mathrm{G…
2014-07-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Doping nature of native defects in 1T-TiSe2
过渡金属二硫属化物1 T-TiSe 2是一种准二维层状材料，其电荷密度波（CDW）转变温度为200 K。在不同温度下生长的晶体的自掺杂效应引入结构缺陷，修改温度依赖的电阻率和强烈扰动的CDW相。在这里，我们研究这种原生缺陷的结构和掺杂性质相结合的扫描隧道显微镜/光谱和从头计算。在我们的单晶中，我们确定的主要原生单原子掺杂剂是插层Ti原子、Se空位和由残余碘和氧取代的Se。
2014-05-02 cond-mat.mtrl-sci
Density-functional theory study of the interaction between NV$^{-}$ centers and native defects in diamond
本研究结合量子嵌入结果与密度泛函理论计算，量化了金刚石本征缺陷对NV$^{-}$色心的应变及电场影响范围，并提出通过测量多个邻近NV$^{-}$色心判定缺陷类型与电荷态的方法。
2025-07-30 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
Effect of Native Defects on Optical Properties of InxGa1-xN Alloys
利用高能4 He+辐照可以控制InxGa_（1-xN）三元合金的光吸收边和自由载流子布居的能量位置。富In材料（x > 0.34）辐照后吸收边的蓝移归因于辐照引入的本征施主引起的带填充效应（Burstein-Moss位移）。在富镓材料中，光吸收测量表明，辐射引入的原生缺陷在带隙内，在那里它们作为受主被并入。所观察到的辐照产生的光吸收边的变化和载流子的人口在InxGa 1-xN的两性缺陷模型的预测是非常一致的。
2005-08-05 cond-mat.mtrl-sci
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
Native Point Defects in Antiferromagnetic Phases of CrN
我们提出了一个详细的分析原生点缺陷的反铁磁（AFM）相的块状氮化铬（CrN）的作用。我们进行第一性原理计算使用本地自旋密度近似，包括本地相互作用效应（LSDA+U），研究两个最低的能量AFM模型，预计描述的材料的低温相。我们研究了由本征点缺陷引入的形成能、晶格形变以及电子和磁性结构。我们发现，正如预期的那样，氮空位是低温下材料中最有可能存在的缺陷。氮空位在立方原子力显微镜模型中呈现不同的带电状态，表现出两个跃迁能，这可以通过测温实验测量，并可以帮助识别样品中的原子力显微镜结构。这些空位也导致部分自旋极化的诱导杂质带，这将在输运实验中有有趣的后果。其他点缺陷也有签名的电子和磁性结构，可以在扫描探针实验中识别。
2018-05-23 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
Native Defects in Antiferromagnetic Topological Insulator MnBi$_2$Te$_4$
利用扫描隧道显微镜和光谱技术，我们观察了反铁磁拓扑绝缘体$\mathrm{MnBi_2Te_4}$中的本征缺陷。两个天然缺陷$\mathrm{Mn_{Bi}}$和$\mathrm{Bi_{Te}}$反位可以很好地解决在地形图像。$\mathrm{Mn_{Bi}}$倾向于抑制导带边缘的态密度。光谱成像揭示了在低于费米能的$\sim80$ ~meV处的局域峰状局域态密度。仔细检查的地形和光谱图像，结合密度泛函理论计算，表明这一结果从$\mathrm{Bi_{Mn}}$ antisites在Mn网站。$\mathrm{Mn_{Bi}}$和$\mathrm{Bi_{Mn}}$反位的随机分布导致了$\mathrm{MnBi_2Te_4}$中费米能级附近局域态密度的空间涨落。
2020-09-16 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
Energetics and electronic structure of native point defects in $α$-Ga2O3
我们报告的第一性原理计算，澄清的形成能量和电荷跃迁水平的原生点缺陷（Ga和O空位，晶体，和Ga空位-O空位对）在双晶结构的$α$ -Ga 2 O 3。无论是在富Ga还是富O生长条件下，当费米能级分别接近导带和价带边缘时，负电荷的Ga空位和正电荷的Ga间隙分别占主导地位。这些缺陷将分别补偿载流子电子和空穴。富Ga条件相对抑制Ga空位的形成，因此适合于$α$ -Ga 2 O 3的非本征n型掺杂。
2019-06-10 cond-mat.mtrl-sci
Donor and Acceptor Characteristics of Native Point Defects in GaN
氮化镓的半导体行为和光电响应由点缺陷过程控制，尽管经过多年的研究，但仍然知之甚少。描述主要带电缺陷的关键困难是确定相应缺陷能级的一致位置，这很难使用标准超级晶胞计算得出。在一个互补的方法，我们利用嵌入式集群的方法，提供了一个共同的零的静电势在所有的电荷状态的所有点缺陷的直接访问。带电缺陷极化的主机电介质材料与长程力，强烈影响的结果缺陷模拟;占的极化，我们耦合嵌入与混合量子力学/分子力学（QM/MM）的方法和调查的结构，形成和电离能，和平衡浓度的原生点缺陷在纤锌矿GaN在化学精确的混合密度泛函理论水平。N空位是GaN中最有利的原生缺陷，其有助于生长GaN的n型特征，但不是主要来源，这一结果与实验一致。我们的计算表明，没有本征点缺陷可以形成晶体稳定的受主态。GaN可以很容易地掺杂为n型，但是，在中等温度下的平衡条件下，受主掺杂剂将被N空位补偿，并且不会观察到显著的空穴浓度，这表明非平衡过程必须在p型GaN中占主导地位。我们确定在红外，可见光和紫外发光范围和互补光谱的原生缺陷的光谱签名。至关重要的是，我们计算了与电子和空穴束缚在扩散轨道相关的有效质量类态能级。
2019-05-03 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
First-principles study of native point defects in topological insulator Bi$_2$Se$_3$
\emph{p}型$_{2}$ SePDMATHABMO作为一种有前途的热电材料和拓扑绝缘体是非常理想的，而自然生长的$_{2}$ SePDMATHABMO总是由原生点缺陷掺杂的\emph{n}型.在这里，我们使用第一性原理计算来确定的\emph{n}型倾向的起源散装Bi $_{2}$硒$_{3}$：硒空位（V $_\text{Se1}$和V $_\text{Se2}$）和硒$_{\text{Bi}}$反位占主导地位的施主掺杂与低形成能，而预先处理的Bi $_{\text{Se1}}$缺陷的结果在对V $_\text{Se1}$和Bi间质，这也是一个施主，而不是一个受体。此外，对于Bi $_{2}$ Se $_{3}$（111）表面，我们发现由缺陷调制的能带结构明确地解释了现有的\emph{n}型偏好的实验观察。
2012-01-12 cond-mat.mtrl-sci
Formation and migration of native defects in NaAlH$_4$
我们提出了第一性原理研究的原生缺陷在NaAlH $_4$。我们的分析表明，这些缺陷的结构和能量可以解释为基本的积木，其中包括$V_{\rm{AlH_4}}^+$，$V_{\rm{Na}}^-$，$V_{\rm{H}}^+$，H $_i^-$，和（H $_2$）$_i$。我们还计算了几个关键缺陷的迁移势垒，为了比较扩散的huberpies实验测得的解吸活化能。由此，我们估计的缺陷和缺陷对的扩散激活能。我们认为，$V_{\rm{AlH_4}}^+$和H $_i^-$，或$V_{\rm{Na}}^-$和$V_{\rm{H}}^+$，可能是负责解吸所需的扩散。我们讨论了$V_{\rm{H}}^+$ -H $_i^-$复合物形成的可能作用。我们发现的值是在催化解吸的活化能范围内。
2009-11-14 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
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
Mn ions' site and valence in PbTiO$_{3}$ based on the native vacancy defects
采用第一性原理计算研究了Mn离子在PbTiO $_{3}$（PT）中的掺杂位置和价态。首先，研究了PT中Pb、O和Ti的本征空位缺陷，发现Pb空位比其它空位更易产生。在平衡条件下，当Pb不足时，Mn掺杂PT的生长应优先于Mn离子取代+3价的A位Pb离子，这可能导致PT的较大晶格畸变。另外，Mn离子进入Pb位后，O的电负性变弱，使PT中的畴运动更容易，从而提高PT的性能，而Mn离子取代B位Ti离子则相反。
2021-06-25 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
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
Native point defects of semiconducting layered Bi2O2Se
Bi 2 O2 Se是一种新兴的半导体、空气稳定的层状材料（Nat.Nanotechnol. 2017，12，530; Nano Lett. 2017，17，3021），在电子迁移率方面可能超过MoS 2和磷烯，并在下一代高速和低功率电子器件中与典型的范德华堆叠层状材料相媲美。它具有功能多样性的承诺，引起了包括光电子学、热电子学和压电学在内的各个学科的迅速增长的兴趣。在这项工作中，我们全面研究了Bi 2 O2 Se中的本征点缺陷的电学性质，作为理解这种材料的基本原理的重要一步。研究了缺陷形貌与费米能和原子组分化学势的关系。随着体缺陷分析，表面性质的补充检查，在电荷中性水平模型的简单背景下，阐明了所观察到的n型特性的Bi 2 O2 Se基FET。这项工作提供了重要的指导，工程缺陷的Bi 2 O2 Se所需的性能，这是成功应用的关键，这种新兴的层状材料。
2021-09-11 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
NMR study of native defects in PbSe
虽然PbSe中的每个原子种类对应于单个晶体学位点并且传输测量揭示了单个载流子密度，但$^{207}$ Pb NMR揭示了比先前认为的更复杂的图像，其包括三个离散的均匀载流子组分，每个组分与$n$ -或$p$ -型载流子组分相关。这些分数的起源进行了讨论，在本机半导体的电子异质性。核自旋和晶格振动之间通过波动自旋-旋转相互作用的相互作用机制，适用于重自旋1/2核[Phys.Rev.B74，214420（2006）]，不成立。相反，高阶温度依赖性主导弛豫途径。浅受主态和深能级缺陷的midgap解释了复杂的温度依赖性的直接带隙。
2015-06-21 cond-mat.mtrl-sci
Suppression of compensating native defect formation during semiconductor processing via excess carriers
在许多半导体中，补偿缺陷设置掺杂限制，降低载流子迁移率，并减少少数载流子寿命，从而限制了它们在器件中的应用。在许多情况下，本征缺陷是原因，但是当占据交替的晶格位置时，外来掺杂剂也可以充当其自身的补偿。在接近热平衡的处理过程中抑制补偿缺陷的浓度是困难的，因为随着费米能级向多数带边缘移动，形成缺陷降低。例如通过光生作用引入的过量载流子改变了半导体缺陷的形成焓，因此可以在晶体生长或退火期间被利用以抑制这种缺陷群。在这里，我们开发了一个严格的和一般的模型缺陷形成的存在下，稳定状态的过量载流子浓度相结合的标准准化学形式主义与详细的平衡描述，适用于任何缺陷状态的带隙。考虑准费米能级作为化学势，我们证明，增加少数载流子浓度增加典型的补偿中心的形成焓，从而抑制它们的形成。这种效果说明了在名义上未掺杂和extrinsic型掺杂的GaSb的原生GaSb反位受主的具体例子。该模型还预测电离散射中心的浓度减少，以及增加的流动性。虽然我们的治疗是广义的过量载流子注入或产生半导体中的任何手段，我们提供了一套准则，应用的概念，在光辅助物理气相沉积。
2016-06-22 cond-mat.mtrl-sci
Understanding the UV luminescence of zinc germanate: The role of native defects
在光电子器件中，实现高效且稳定的紫外发射是一个具有挑战性的目标。在这里，我们调查的紫外发光锗酸锌Zn2GeO4微丝的光致发光测量作为温度和激发条件的函数。所发射的UV光由与原生缺陷结构相关联的两个带（宽带和窄带）组成。此外，借助密度泛函理论（DFT）计算了Zn_2GeO_4中与本征缺陷有关的电子能级的能量位置。特别是，我们的研究结果支持，锌化合物是负责窄的紫外波段，这是，反过来，分为两个组件具有不同的温度依赖性行为。根据Zn_i在晶格中的特殊位置解释了这两个组分的来源，并与DFT计算结果相一致。此外，动力学发光模型，提出了确定这种UV发射的温度演变。这些结果铺平了道路，利用缺陷工程在实现功能性光电子器件在紫外区工作。
2020-07-30 cond-mat.mtrl-sci
Symmetry-guided data-driven discovery of native quantum defects in two-dimensional materials
本研究结合对称性原理与数据驱动方法，设计工作流程在二元二维材料中筛选本征量子缺陷，通过高通量计算评估其磁光性质，发现后过渡金属单硫族化合物的16种反位缺陷是优质量子缺陷平台，拓展了二维材料量子缺陷库。
2024-05-21 cond-mat.mtrl-sci
Native defects in the Co$_2$Ti$Z$ ($Z=$ Si, Ge, Sn) full Heusler alloys: formation and influence on the thermoelectric properties
我们已经进行了第一性原理的调查，在全Heusler合金Co $_2$ Ti $Z$（$Z$的第IV族元素Si，Ge，Sn之一）的本地缺陷，确定其形成能和它们如何影响的输运性质。我们发现所有化合物中的Co空位（Vc）和Ti $_\text{Sn}$反位都表现出负的形成能。最小正值出现在反位上过量的Co（Co $_Z$或Co $_\text{Ti}$）和Ti $_Z$。最丰富的原生缺陷被建模为稀合金，与多重散射理论格林函数方法相结合的相干势近似处理。通过Kubo-Greenwood公式和基于其能量依赖性的系统的Seebeck系数，使用以这种方式确定的自洽电位来计算剩余电阻率。后者被证明是显着依赖于缺陷的类型，导致的变化是微妙的，自旋-轨道耦合诱导，在半金属间隙以上的电子结构的变化。其中两个系统，Vc $_\text{Co}$和Co $_Z$，被发现表现出负的塞贝克系数。这一观察，连同它们的低形成能，提供了一个解释的实验观察到的负塞贝克系数的Co $_2$ Ti $Z$化合物是由于无意中产生的原生缺陷。
2017-07-05 cond-mat.mtrl-sci
Native antisite defects in h-BN
本文通过密度泛函理论计算研究hBN中的原生反位缺陷，发现中性硼反位和带正电氮反位分别对应1.58 eV和2.63 eV的量子发射中心，并揭示面外声子模式对光学性质的重要影响。
2025-02-08 cond-mat.mtrl-sci
The role of native defects in the transport of charge and mass and the decomposition of Li$_{4}$BN$_{3}$H$_{10}$
Li $_{4}$ BN $_{3}$ H $_{10}$分别由于其高氢含量和高锂离子电导率而对于氢储存和锂离子电池固体电解质具有极大的兴趣。然而，由于在分解过程中氨（NH $_{3}$）的不可逆性和共生，这种复合氢化物的实际储氢应用受到限制。我们报告的第一性原理密度泛函理论研究的本地点缺陷和缺陷复合物在Li $_{4}$ BN $_{3}$ H $_{10}$，并提出了一个原子机制的材料的分解，涉及质量输运介导的本地缺陷。鉴于这种特定的机制，我们认为，NH $_{3}$的释放与材料内部带负电荷的氢空位的形成和迁移有关，并且可以通过掺入合适的电活性杂质来操纵。我们还发现Li $_{4}$ BN $_{3}$ H $_{10}$容易在Li亚晶格上产生Frenkel无序;锂空位和杂质是高度可移动的，在质量传输和离子传导中起着重要作用。
2014-12-18 cond-mat.mtrl-sci
Native defects and their complexes in spinel LiGa5O8: the puzzle of p-type doping
通过第一性原理计算LiGa5O8的原生缺陷及复合物，发现基于Li空位的受主缺陷仍不够浅，主导施主缺陷使费米能级被钉扎在带隙深处，无法解释其p型掺杂现象。
2024-02-17 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
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
First-principles characterization of native defects and oxygen impurities in GaAs
North Dakota State University（北达科他州立大学）
本文通过混合泛函计算系统研究了GaAs中的本征点缺陷和氧杂质，揭示了GaAs中本征缺陷和氧杂质的结构、电子和光学性质，并探讨了这些缺陷在材料设计中的重要性。
2026-03-09 cond-mat.mtrl-sci
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
Elucidating the Influence of Native Defects on Electrical and Optical Properties in Semiconducting Oxides: An Experimental and Theoretical Investigation
在多晶氧化物基材料中使用自掺杂或产生空位的缺陷工程对光吸收、UV光检测和电开关具有深远的影响。然而，缺陷诱导的半导体氧化物器件在光检测和光敏性方面表现出增强，因此仍然是光电子学领域的研究热点。在这项研究中，半导体氧化物材料中的缺陷工程及其在基于光电子器件的应用中的作用进行了讨论。采用密度泛函理论，通过第一性原理电子结构计算，对缺陷态的识别进行了理论研究。特别是，在这项工作中，我们专注于探测缺陷引起的光和电过程的变化，通过实验以及计算调查。因此，系统的实验测量的光吸收，电开关，电荷密度，和光电流在缺陷丰富的半导体氧化物样品已被执行。我们的研究结果表明，缺陷可以导致增强的光电性能，如光电流，开关速度，光吸收等的半导体氧化物为基础的设备。
2021-12-11 cond-mat.mtrl-sci
Bistable Amphoteric Native Defect Model of Perovskite Photovoltaics
在过去的几年里，基于卤化物钙钛矿的一类新型光致发光材料的性能得到了前所未有的快速改善。即使这些太阳能电池的操作没有普遍接受的机制，也已经实现了这一进展。在这里，我们提出了一个模型的基础上，占所有的关键特性，这些photophoricics和解释许多特质的卤化物钙钛矿两性原生缺陷。我们发现，施主和受体之间的转换，导致两性缺陷和自由载流子之间的共振相互作用的配置。这种相互作用与从钙钛矿到电子和空穴传输层的电荷转移相结合，导致形成动态n-i-p结，其光伏参数由钙钛矿吸收剂确定。该模型为钙钛矿型光致发光材料的J-V特性滞后和紫外光致降解等突出特性提供了统一的解释。
2018-05-14 cond-mat.mtrl-sci
Computationally Predicted Electronic Properties and Energetics of Native Defects in Cubic Boron Nitride
本研究采用第一性原理方法结合半局部和介电混合泛函，全面分析了立方氮化硼中九种本征点缺陷的结构、电子特性及能量稳定性，并成功将 2.5 和 2.8 eV 处的光致发光峰分别归因于 N$_{\ m B}$ 和 B$_{\ m i}$ 缺陷。
2024-02-13 cond-mat.mtrl-sci
Native point defects and carbon clusters in 4H-SiC: A hybrid functional study
我们报告的第一性原理计算，澄清的形成能量和电荷跃迁水平的原生点缺陷和碳团簇在4 H多型碳化硅（4 H-SiC）在富碳条件下。我们采用了一种混合功能，再现SiC的实验带隙以及提供可靠的缺陷特性。对于点缺陷，我们调查了单空位，反位，和相关网站上的Si和C的晶体。对于碳团簇，我们系统地将两个额外的C原子引入到完美的4 H-SiC晶格中，去除Si原子和不去除Si原子，并进行结构优化以确定稳定的缺陷构型。我们发现，中性Si反位是积极有利的Si点缺陷在很宽的范围内的费米能级位置周围的本征制度，而带负电荷的Si空位和带正电荷的Si间隙的网站上包围的三个Si和三个C原子成为有利的n型和p型条件下，分别。对于C点缺陷，中性C反位是有利的本征和n型条件下，而带正电的C空位成为有利的p型条件下。我们还发现，一个二碳反位是更有利的比一个C-分裂间隙，这是最稳定的形式的单碳化合物。
2019-01-17 cond-mat.mtrl-sci
Role of native point defects and Hg impurities in the electronic properties of Bi$_4$I$_4$
结合输运测量与密度泛函理论计算，本文揭示Bi$_4$I$_4$中本征点缺陷及Hg替位杂质对载流子类型、浓度和电阻率的调控作用。
2024-10-23 cond-mat.mtrl-sci
Polaron formation, native defects, and electronic conduction in metal tungstates
钨酸铁（FeWO $_4$）和钨酸锰（MnWO $_4$）属于在包括超级电容器、电池和多铁性材料的各种领域中具有应用的钨型材料家族。然而，缺乏对这些过渡金属钨酸盐的体性质和缺陷物理的详细了解，阻碍了其功能性质的可能改进。在这里，我们报告的第一性原理研究FeWO $_4$和MnWO $_4$使用筛选混合密度泛函计算。我们发现，在这两种化合物中，带边附近的电子结构主要是高度局域化的过渡金属$d$态，这使得在Fe（Mn）位点形成空穴极化子，在W位点形成电子极化子。然而，在实际合成条件下，FeWO $_4$（MnWO $_4$）中的主要本征点缺陷是Fe（Mn）位点处的空穴极化子和带负电荷的Fe（Mn）空位。低能量和高移动极化子的存在为实验中观察到的良好p型导电性以及材料通过赝电容机制存储能量的能力提供了解释。
2017-10-26 cond-mat.mtrl-sci
Effects of excess carriers on native defects in wide bandgap semiconductors: illumination as a method to enhance p-type doping
半导体中的不期望的无意掺杂和掺杂限制通常由具有低形成能的补偿缺陷引起。由于带电缺陷的形成能量线性地依赖于费米能级，因此掺杂限制在费米能级可以显著变化的宽带隙半导体中可能特别明显。在生长或处理过程中引入非平衡载流子浓度改变了能带载流子的化学势，从而提供了以在热平衡下不可能的方式修改带电缺陷群的可能性。在这里，我们证明，对于一个遍历系统与过剩的载流子，涉及缺陷电荷跃迁水平的载流子捕获和发射率严格确定的混合物的电子和空穴准费米能级确定的非零电荷状态的形成能量的缺陷类型。目录的范围内可能的响应过剩的载流子，我们调查的行为的一个单一的施主样缺陷的功能的非本征掺杂和能量的电荷跃迁水平。技术上最重要的发现是，对于带隙中电荷跃迁能级的大多数值，过量载流子将增加补偿缺陷的形成能。因此，可以克服由原生缺陷施加的对掺杂的限制。在宽带隙半导体中也存在这样的情况，其中具有与主要掺杂剂相同的电荷极性的缺陷的浓度保持不变或实际上增加。这些不同的行为的原因是合理化的捕获和排放率和准则进行实验测试，该模型给出。
2017-03-10 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
Nature of native atomic defects in ZrTe$_5$ and their impact on the low-energy electronic structure
在过去的几十年里，对ZrTe $_5$的异常低能电子性质的研究已经得出了广泛的结论。一个悬而未决的问题是生长方法对ZrTe $_5$样品化学计量的影响，特别是考虑到其化学势附近的状态密度非常小。在这里，我们报告的高分辨率扫描隧道显微镜和光谱测量样品生长通过不同的方法。使用密度泛函理论计算，我们确定了最普遍的类型的原子缺陷的表面上的ZrTe $_5$，即Te空位和插入Zr原子。最后，我们精确地量化了它们的密度，并概述了它们作为电离缺陷在这种材料的异常电阻率中的作用。
2020-10-29 cond-mat.mtrl-sci
Native point defects and low $p$-doping efficiency in $Mg_2 (Si,Sn)$ solid solutions: A hybrid-density functional study
我们进行混合密度泛函计算，调查带电的缺陷形成能量的原生点缺陷的$Mg_2 Si$，$Mg_2 Sn$，和它们的固溶体。通过混合密度泛函的带隙校正被发现是至关重要的，以确定在这些材料中的带电缺陷密度。对于$Mg_2 Si$，$Mg$材料占主导地位，并提供无意的$n$型导电性。另外，由于$Mg$空位可以在$Mg$贫乏的$Mg_2 Sn$中占主导地位，因此对于$Mg_2 Sn$，$p$型导电性是可能的.然而，在$Mg_2 Sn$中存在低形成能缺陷如$Mg_{Sn}^{1+}$和$I_{Mg}^{2+}$及其扩散可引起空穴载流子的严重电荷补偿，导致低的$p$型掺杂效率和热退化。我们的研究结果表明，除了非本征掺杂策略，合金化的$Mg_2 Si$与$Mg_2 Sn$下$Mg$ -穷人的条件将是必要的，以提高$p$型导电性与较少的电荷补偿。
2020-09-14 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
Native defect association in beta-Ga2O3 enables room-temperature p-type conductivity
本研究通过MOCVD制备p型β-Ga2O3薄膜，揭示氧-镓本征受主缺陷复合体的作用，并利用Zn掺杂将导电性提升三个数量级，实现稳定的室温空穴导电。
2023-06-01 cond-mat.mtrl-sci
Native defects, hydrogen impurities, and metal dopants in CeO$_2$
本研究通过杂化密度泛函计算，揭示了CeO2中本征缺陷、氢杂质及金属掺杂的行为，阐明了电子极化子与氧空位的主导作用及掺杂对导电性的影响。
2025-08-29 cond-mat.mtrl-sci
Electronic and optical properties of native point defects in CuInS$_2$ and CuGaS$_2$
University of Luxembourg（卢森堡大学）
本研究通过HSE混合泛函方案分析CuInS₂和CuGaS₂中本征缺陷的电子和光学性质，探讨了参数对带隙和跃迁能级的影响，并揭示了晶格弛豫对发光峰归属的重要性。
2025-12-15 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
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
Native defects and erbium impurities in CaWO4
Inha University（仁荷大学）；University of California, Santa Barbara（加州大学圣塔芭芭拉分校）；US Naval Research Laboratory（美国海军研究实验室）；Princeton University（普林斯顿大学）
通过杂化密度泛函计算研究CaWO4中本征缺陷的稳定性、电子性质、光学跃迁和迁移势垒，并分析Er掺杂行为及其对发光性能的影响。
2026-05-24 cond-mat.mtrl-sci
Native defects and $p$-type dopability in transparent $β$-TeO$_2$: A first-principles study
本研究采用带隙调谐的HSEsol泛函开展第一性原理计算，探究β-TeO₂的电子结构、本征点缺陷与p型掺杂特性，发现Bi是其最优受主掺杂候选，为该p型透明导电氧化物的材料设计提供支撑。
2024-08-04 cond-mat.mtrl-sci
