Solute Co-Segregation Mechanisms at Low-Angle Grain Boundaries in Magnesium: A Combined Atomic-Scale Experimental and Modeling Study
本研究结合原子尺度实验与建模，揭示镁合金低角度晶界处Ca、Zn、Al的共偏析机制，发现Ca-Ca协同偏析能量上更优，为合金设计提供指导。
2025-03-30 cond-mat.mtrl-sci
Predicting Grain Boundary Segregation in Magnesium Alloys: An Atomistically Informed Machine Learning Approach
本研究结合原子模拟与机器学习，预测镁合金晶界偏析，发现Nd偏析显著，为轻质镁合金设计提供新途径。
2025-03-30 cond-mat.mtrl-sci
An NV- center in magnesium oxide as a spin qubit for hybrid quantum technologies
本研究通过高通量第一性原理方法识别了MgO中NV-中心作为自旋量子比特，具有稳定三重态和光学性质，并讨论了减少振动耦合的策略，以促进混合量子技术应用。
2025-01-24 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Graphyne as the anode material of magnesium-ion batteries: ab initio study
石墨烯是一种单原子层结构的碳六元环，通过一个乙炔键连接，是一种很有前途的可充电电池阳极。本文采用密度泛函理论对石墨炔作为镁离子电池负极材料进行了第一性原理研究。主要研究了镁在石墨炔表面的吸附。计算了不同Mg修饰石墨炔结构的吸附高度、吸附能量、最稳定吸附位、能带结构和态密度以及Mg扩散的能垒等结构性质。作为石墨炔结构的能带结构和DOS的结果，发现原始石墨炔和Mg修饰的石墨炔结构分别显示半导体性质和金属行为。此外，镁在石墨炔上的迁移行为的主要扩散路径是由轻推弹性带（NEB）方法确定的。
2018-09-12 cond-mat.mtrl-sci
Defect-controlled twin activation in crystallographically equivalent magnesium micropillars
RWTH Aachen University（亚琛工业大学）；CNRS, Université de Lorraine, Arts et Métiers Institute of Technology（法国国家科学研究中心，洛林大学，国立工艺学院）；Helmholtz Zentrum Hereon（海姆霍兹HEREON中心）
本研究结合原位微力学测试与原子模拟，揭示镁受限体积内随机孪生的起源源于局部缺陷结构导致的竞争孪生路径的随机选择，为相关材料提供了通用框架。
2026-09-29 cond-mat.mtrl-sci
Energetic contributions to deformation twinning in magnesium
University of California, Davis（加州大学戴维斯分校）
本文通过分子动力学模拟和微观力学模型，研究了镁中形变孪晶核化的能量演化，发现晶界能量降低及层错边界缺陷结构的能量贡献是预测孪晶核化位置的关键考量因素。
2023-07-12 cond-mat.mtrl-sci
Evolution of defect signatures at ferroelectric domain walls in Mg-doped LiNbO3
利用拉曼光谱研究了单轴铁电锂酸盐单晶的电畴结构。通过分析畴壁处的频移及其随掺杂浓度和退火条件的变化，研究了室温下镁掺杂和极化的影响。结果表明，缺陷是稳定在畴壁和Mg浓度的缺陷结构的变化可以探测到的拉曼模式的移位。我们发现，极性缺陷的签名在散装和畴壁不同。
2018-02-08 cond-mat.mtrl-sci
Magnesium-vacancy optical centers in diamond
我们提供了第一个系统的表征的结构和光致发光特性的光学活性的缺陷中心后，在人造金刚石注入30-100 keV的Mg+离子。通过在室温和800 °C下进行的27 Mg掺杂的发射沟道技术研究了Mg相关缺陷的结构构型，这允许鉴定与MgV络合物的分裂空位结构相容的位点中的大部分Mg原子（~30-42%）。在置换位点上发现较小比例的Mg原子（~13-17%）。在5 K和300 K之间的温度范围内，在集合和单个缺陷水平下研究了光致发光发射，提供了与MgV相关的发射特性的详细图片，并揭示了以前未报道的光谱特征的发生。的MgV中心的光激发性也进行了研究，作为一个功能的光激发波长，使确定光稳定和强烈的发射的最佳条件。初步的实验数据和理论模型在文献中的上下文中讨论的结果，具有吸引力的观点利用的可调性能的MgV中心的量子信息处理应用。
2022-06-17 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Thermalized and mixed meanfield ADP potentials for magnesium hydrides
本研究在非平衡统计力学框架下开发平均场近似与数值求积方案，构建适用于有限温度和任意原子摩尔分数的氢化镁TADP势，经多维度测试验证其预测局域平衡性质的准确性与MD直接计算结果高度一致。
2024-07-14 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Understanding Magnesium Dissolution through Machine Learn-ing Molecular Dynamics
本研究结合机器学习分子动力学与密度泛函理论，揭示镁在水环境中以固相MgOH/MgO为关键中间体的原子尺度析氢、成膜与溶解机制。
2025-02-15 cond-mat.mtrl-sci physics.atom-ph
Autonomous thermodynamically informed database generation for machine-learned interatomic potentials and application to magnesium
University of Warwick（华威大学）
本文提出了一种自主热力学引导的数据库生成方法，用于构建机器学习原子间势能模型，应用于镁，实现了在广泛压力和温度范围内的高精度描述。
2025-12-02 cond-mat.mtrl-sci
The role of single oxygen or metal induced defect and correlated multiple defects in the formation of conducting filaments
研究了Ta_2O_5、TaO_2、TaO、TiO_2和Ti_4O_7中氧和金属诱导缺陷的形成能与电子化学势和原子组成的关系。在对单个缺陷的研究中，发现金属诱导缺陷优于氧诱导缺陷。这与氧致缺陷在RS过程中起主导作用的实验事实相反。没有相关原子重排的简单多缺陷图像不能解决这个问题。该问题在相关多缺陷图下得到解决，其中多个缺陷导致相关原子重排，最终产物表现出一定的原子有序性。
2015-07-27 cond-mat.mtrl-sci
Point defect absorption by grain boundaries in $α$-iron by atomic density function modeling
利用原子密度泛函理论（ADFT）研究了体心立方铁[110]对称倾斜晶界上的点缺陷吸收。结果表明，取向差角对材料的下沉强度有很大的影响。我们还表明，ADFT是能够合理地再现以及在$α$ -铁的弹性性能和点缺陷形成体积。
2015-12-17 cond-mat.mtrl-sci
Engineering and probing atomic quantum defects in 2D semiconductors: A perspective
半导体二维过渡金属二硫属化物（transition metal dichalcogenides，TMD）被认为是将微电子学扩展到最终原子水平的关键材料。TMD中强大的量子特性也使新的设备概念成为可能，这些概念有望将量子技术推向低温环境之外。实现这些目标的关键任务能力是减轻偶然的晶格缺陷和确定性地产生所需的缺陷。从这个角度来看，作者回顾了他们最近的一些结果工程和探测原子点缺陷的二维TMD。此外，我们提供了一个在这个快速发展的领域的下一个前沿的个人展望。
2021-10-08 cond-mat.mtrl-sci
Excited state properties of point defects in semiconductors and insulators investigated with time-dependent density functional theory
本文提出自旋守恒与自旋翻转混合TDDFT公式并实现解析力计算，在GPU和CPU上高效研究金刚石、4H-SiC和MgO中点缺陷的激发态性质，揭示激发态结构弛豫对光学吸收和发射机制的重要性。
2023-12-04 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
Density functional theory study of skyrmion pinning by atomic defects in MnSi
在实验中观察到的手征磁体中的磁skyrmion是一种拓扑保护的自旋织构。由于其独特的性质，如在电流驱动下的高迁移率，skyrmions在下一代自旋电子器件中具有巨大的应用潜力。磁体中自然产生的缺陷对Skyrmions的静态和动态性质有着深远的影响。在这项工作中，我们研究了原子缺陷的skyrmion的密度泛函理论的第一性原理计算的影响，以锰硅为例。通过用不同的元素取代Mn或Si的一个位置，我们可以调节钉扎能。原子缺陷的钉扎效应可以在唯象模型中定性地理解。
2016-01-05 cond-mat.mtrl-sci
Atomic defects and dopants in ternary Z-phase transition-metal nitrides CrMN with M=V, Nb, Ta investigated with density functional theory
采用密度泛函理论研究了三元Z-相变金属氮化物CrMN（M=V，Nb，Ta）中的原子缺陷和掺杂。各种缺陷形成能的原生点缺陷和替代原子的其他金属元素，丰富的钢，以及进行评估。研究了其对热力学环境的依赖性，即生长Z相沉淀物的化学条件，并比较了不同的生长情况。所获得的结果可能有助于相关的实验原子尺度的分析结果，通过原子探针断层扫描或透射电子显微镜，从二元过渡金属氮化物的Z相的形成过程的理论建模。
2017-10-06 cond-mat.mtrl-sci
Atomic and electronic structure of defects in hBN: enhancing single-defect functionalities
本研究通过STM/STS直接观测hBN:C中缺陷的原子与电子结构，揭示单点与多点缺陷两类带隙中间态，为量子缺陷工程和原子尺度光电子学提供新平台。
2024-03-18 cond-mat.mtrl-sci
Constructing phase diagrams for defects by correlated atomic-scale characterization
本研究将块体材料相图概念拓展至缺陷，通过局部合金化与原子尺度表征结合建模，构建缺陷相图，为材料设计提供新范式。
2023-08-31 cond-mat.mtrl-sci
Atomic defects of the hydrogen-terminated Silicon(100)-2x1 surface imaged with STM and nc-AFM
氢封端的硅（100）-2x1表面（H-Si（100）-2x1）为原子级器件的开发提供了一个有前途的平台，最近的工作表明它们是通过表面氢原子的精确解吸而产生的。虽然使用原位方法常规地产生具有相对大面积的氢封端的2x 1表面的样品，但是也不可避免地形成表面缺陷，从而减少了可用于图案化的面积。在这里，我们提出了一个目录的几个常见的缺陷的H-Si（100）-2x1表面。通过使用扫描隧道显微镜（STM）和非接触式原子力显微镜（nc-AFM）的组合，我们能够提取有用的信息，这些缺陷的原子和电子结构。这允许确认几种常见缺陷的文献分配，以及先前未报告和未分配缺陷的拟议分类。通过更好地了解这些缺陷的结构和起源，我们迈出了第一步，最终实现更一致和可靠的原子级器件制造。
2020-02-21 cond-mat.mtrl-sci
Correlating 3D atomic defects and electronic properties of 2D materials with picometer precision
二维材料特殊的电子、光学和化学性质在很大程度上取决于三维原子结构和晶体缺陷。以Re掺杂的MoS2为模型，发展了扫描原子电子断层成像（sAET）技术，可以精确地确定三维原子位置和晶体缺陷，如掺杂、空位和波纹，其精度可达4皮米。首次测量了单掺杂引起的三维键畸变和局域应变张量。通过直接提供实验的三维原子坐标的密度泛函理论（DFT），我们得到了更真实的电子能带结构比那些来自传统的DFT计算依赖于松弛的三维原子模型，这是证实了光致发光测量。我们预期sAET不仅普遍适用于确定二维材料、异质结构和薄膜的三维原子坐标，而且可以通过使用实验三维原子坐标作为直接输入来改变从头计算，以更好地预测和发现新的物理、化学和电子性质。
2019-09-08 cond-mat.mtrl-sci
Building and exploring libraries of atomic defects in graphene: scanning transmission electron and scanning tunneling microscopy study
缺陷的数量和分布是控制材料功能的主要参数之一，通常是非遍历的，并且强烈依赖于合成历史，并且很少服从直接的理论预测。在这里，动态电子束诱导的转换在石墨烯单层上沉积的Si被用来创建可能的Si和碳空位缺陷库。开发了基于深度学习网络的自动图像分析和识别，以识别和枚举缺陷，创建（Meta）稳定缺陷配置库。原子分辨扫描隧道显微镜（STM）的样品表面的电子性质进一步探讨。密度泛函理论用于从所创建的库中估计分类缺陷的STM签名，从而允许跨成像平台识别若干缺陷类型。这种方法允许在固体中自动创建缺陷库，探索真实材料中始终存在的亚稳态配置，以及与其他原子分辨技术的相关研究，提供对缺陷功能的全面了解。这些库将在自动化人工智能辅助工作流程中至关重要，用于通过电子束和扫描探针进行材料预测和原子操作。
2019-02-04 cond-mat.mtrl-sci
Selective metal deposition at graphene line defects by atomic layer deposition
石墨烯中的一维缺陷对其物理性质，如电荷传输和机械强度有很大的影响。随着化学反应性的增强，这种缺陷也可以让我们选择性地功能化材料，并系统地调整石墨烯的特性。在这里，我们展示了通过原子层沉积在化学气相沉积的石墨烯的线缺陷，特别是晶界处的金属的选择性沉积。原子层沉积使我们能够沉积铂主要在石墨烯的晶界，褶皱，和裂缝，由于这些线缺陷，这是直接证实了透射电子显微镜成像的增强的化学反应。石墨烯缺陷位点的选择性功能化，连同沉积的Pt的纳米线形态，产生用于传感应用的优越平台。使用Pt-石墨烯混合结构，我们展示了高性能的氢气传感器在室温下，并显示其优于其他蒸发Pt沉积方法，其中Pt装饰石墨烯表面非选择性。
2014-10-20 cond-mat.mtrl-sci
Influence of resonant tunneling on the imaging of atomic defects on InAs(110) surfaces by low-temperature scanning tunneling microscopy
我们用低温扫描隧道显微镜（STM）研究了重掺杂半导体杂质半导体InAs晶体的表面。晶体沿（110）面原位裂开。除了原子级平坦的区域，我们还观察到两种主要类型的原子级缺陷，可以确定为S掺杂剂原子和作为空位，分别。的STM图像的杂质的强偏压依赖性可以解释在共振隧穿通过本地化的状态是存在于附近的杂质。
1999-05-12 cond-mat.mtrl-sci
Imaging Atomic-Level Random Walk of a Point Defect in Graphene
偏离晶体中完美的原子排列在影响其性能方面起着重要作用。类似地，这种偏差的扩散是固体中许多微观结构变化的原因。然而，点缺陷扩散的观察受到阻碍的困难直接成像的非周期性结构和扩散过程中所涉及的时间尺度。在这里，而不是成像的热扩散，我们刺激和遵循的迁移的双空位通过石墨烯晶格使用扫描透射电子显微镜在60 kV下操作。光束激活过程发生在一个时间尺度上，使我们能够捕获缺陷的结构转换和轨迹的重要部分。低电压与超高真空条件相结合，确保了缺陷在长图像序列中保持稳定，这使我们首次能够直接跟踪晶体材料中点缺陷的扩散。
2014-04-29 cond-mat.mtrl-sci
Atomic structure of intrinsic and electron-irradiation-induced defects in MoTe2
二维过渡金属二硫属化合物中本征缺陷的原子结构在透射电子显微镜（TEM）中很难研究，因为它们在强电子辐照下会迅速损伤。然而，这也可以导致对缺陷的产生及其原子尺度动力学的洞察。我们首先表明，MoTe 2单分子膜没有保护确实迅速降解扫描TEM（STEM）成像过程中，并讨论观察到的原子级动力学，包括从1H相到1T '，三重旋转对称缺陷的转变，和两个1H晶粒之间的线缺陷的迁移与60°取向差。然后，我们分析了封装在两个石墨烯片之间的MoTe 2的原子结构，以减轻损伤，发现所制备的材料含有意想不到的大浓度缺陷。这些缺陷包括与在未封装材料中产生的缺陷类似的点缺陷（或量子点，QD），以及两种不同类型的线缺陷（或量子线，QW），其可以在电子照射下从一种转变为另一种。我们的密度泛函理论模拟表明，量子点和量子阱嵌入MoTe 2引入新的中间带隙状态的半导体材料，因此可以用来控制其电子和光学性质。最后，封装材料的边缘呈现无定形，这可能是由于封装引起的压力。
2018-02-05 cond-mat.mtrl-sci
Atomically resolved structural determination of graphene and its point defects via extrapolation assisted phase retrieval
以前报道的晶体结构获得的迭代相位恢复重建其衍射图案似乎是免费的显示任何不规则性或缺陷的晶格，这似乎是不现实的。我们在这里证明，包括它的原子缺陷的结构可以明确地恢复从它的衍射图案单独通过应用直接的相位恢复程序不依赖于对象形状的先验信息。原子晶格中的单个点缺陷是很明显的。传统的相位恢复程序假设各向同性散射。我们表明，当处理电子时，由于各向异性，强前向散射特定于电子，样品的定量正确的传输函数不能被检索。我们总结了这种相位恢复方法的条件，并表明，衍射图案可以外推超出原始记录，甚至揭示以前不可见的布拉格峰。这样的外推波场图案导致重建中的增强的空间分辨率。
2015-01-06 cond-mat.mtrl-sci
Growth of three-dimensional structures by atomic deposition on surfaces containing defects : simulations and theory
我们进行了全面的研究，在很大范围的条件下，包括可能的蒸发吸附原子从表面和表面缺陷的存在下形成的三维（金字塔）结构。我们比较我们的计算机模拟的理论计算的增长，发现它们之间的协议。这项工作澄清了三维生长的先例研究，并预测在不同的制度得到的岛的大小分布。最后，我们展示了我们的分析可以用来解释实验数据。
1997-11-14 cond-mat.mtrl-sci
Small-mass atomic defects enhance vibrational thermal transport at disordered interfaces with ultrahigh thermal boundary conductance
传统上认为界面非理想性和无序性对跨界面热传输的作用会增加传热阻力，降低边界热导率（TBC）。然而，最近的计算工作表明，界面缺陷可以通过出现材料界面和缺陷原子固有的独特振动来增强这种热边界传导，$^1$这一发现与传统理论和常规理解相矛盾。通过操纵包括这些界面模式的原子振动的局部热通量，原则上，可以增加TBC。在这项工作中，我们提供的证据表明，界面缺陷可以通过出现独特的高频振动模式，产生的原子质量缺陷在界面上相对较小的质量，以提高整个界面的TBC。我们证明了在无定形SiOC：H/SiC：H界面处的介电TBC，接近1 GW m $^{-2}$ K $^{-1}$，其通过引入氮缺陷而进一步增加。无序界面可以表现出如此高的电导率，这可以进一步增加与额外的缺陷提供了一个独特的方向，在控制界面的热传输，在操纵具有高密度的界面材料的热传递变得重要。
2017-10-25 cond-mat.mtrl-sci
Defects from phonons: Atomic transport by concerted motion in simple crystalline metals
点缺陷在晶体材料中起着至关重要的作用，因为它们不仅影响热力学性质，而且对动力学过程也至关重要。虽然它们在热力学平衡中是必要的，但通常认为在本体中自发形成缺陷是极不可能的，除了接近熔点的温度。在这里，我们证明了通过原子模拟的过程，涉及协调的原子运动，引起缺陷的形成，实际上是频繁的体心立方金属，甚至下降到约50%的熔化温度。它表明，这种行为是密切相关的晶格振动的非谐性和平坦的能量景观沿某些结晶方向，一个功能，是不存在的，例如，面心立方晶格结构。这一见解对我们对这些材料的一般理解有影响，并为第4族过渡金属中所谓的异常扩散提供了补充解释。
2019-12-04 cond-mat.mtrl-sci
Atomic-scale electron-beam sculpting of defect-free graphene nanostructures
为了在（电子）应用中收获石墨烯的许多有前途的性质，需要一种技术来在纳米尺度上切割、成形或雕刻材料而不损害其原子结构，因为这极大地影响纳米结构的电子性质。在这里，我们揭示了一种与温度相关的自修复机制，允许使用聚焦电子束对石墨烯进行无损伤的原子级雕刻。我们证明，通过在高于600 °C的温度下雕刻，内在的自修复机制在切割过程中保持石墨烯单晶，即使电子束引起相当大的损伤。自我修复是通过移动的碳原子不断修复电子束引起的缺陷来介导的。我们的技术允许可重复的制造和单晶独立的纳米带，纳米管，纳米孔，和单碳链的同时成像。
2011-02-04 cond-mat.mtrl-sci
Atomic Pathways of Solute Segregation in the Vicinity of Nanoscale Defects
这项工作揭示了溶质原子与纳米级晶体缺陷相互作用的原子细节。这种现象的复杂性阐明通过详细的原子探针断层扫描外延应变，成分亚稳，半导体合金的调查。发现位错周围溶质原子的浓度和分布存在细微的变化，并强调了它们的动态演化。结果表明，晶体缺陷，如位错，是在启动应变亚稳层中的相分离的过程。矩阵区域，接近位错，显示出明显的迹象，成分退化后，从破坏局部平衡一个相对较短的时间。溶质浓度以及非随机的原子团簇的密度增加，而从周围的矩阵区域接近位错。平行地，远离位错，晶格保持完整，保持亚稳结构和组成均匀性。在相分离的高级阶段，位错外的基质达到平衡浓度，而位错作为质量传输的载体，为溶质原子到达表面提供快速扩散通道。此外，原子团簇的数量几乎增加了一倍，每个团簇的原子数稳步增加，沿着位错向表面移动。除了理解应变亚稳合金相分离中涉及的原子特征外，这项工作还说明了纳米级缺陷附近溶质原子的热力学和动力学行为，并定量描述了关键过程，从而为改进原子模型和模拟提供了经验输入。
2021-07-02 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
Magnetic field and temperature sensing with atomic-scale spin defects in silicon carbide
量子系统可以在从生物科学到纳米技术的各种传感应用中提供出色的性能。碳化硅中的原子级缺陷在这方面是非常有吸引力的，因为这种材料的技术优势和有利的光学和射频光谱范围来控制这些缺陷。我们确定了几个，单独寻址的自旋3/2中心在同一碳化硅晶体，这是免疫非轴向应变波动。它们中的一些的特点是几乎与温度无关的轴向晶体场，使这些中心非常有吸引力的矢量磁强计。另一个中心的零场分裂在室温下表现出-1.1MHz/K的巨大热位移，可用于测温。我们还讨论了利用不同的热响应的自旋中心的同步复合时钟。
2014-03-30 cond-mat.mtrl-sci
Subsurface diffusion in crystals and effect of surface permeability on the atomic step motion
在Burton、Cabrera和Frank模型的基础上，从理论上研究了表面阱上体缺陷和表面点缺陷产生和湮灭的原子机制。我们表明，在晶体表面的自发光和空位的创建和湮灭可以描述通过引入一个扩散层的体点缺陷吸附在表面下面。分析了表面磁导率对原子阶跃速率推进的影响。我们的结论是，表面渗透性，以及在气相和体相中的点缺陷的过饱和度，控制晶体表面形态的动态。
2019-05-25 cond-mat.mtrl-sci
Single atom chemical identification of TMD defects in ambient conditions
研究在环境条件下利用导电原子力显微镜（C-AFM）对MoS2、WSe2和WS2单层中的原子缺陷进行单原子分辨率成像与化学识别，发现氧硫族元素取代和过渡金属取代是最常见缺陷，并证明该方法能解析掺杂WSe2的电子结构细节。
2024-06-26 cond-mat.mtrl-sci
3D Mapping of Defects and Moiré Corrugations via Electron Ptychography Atomic Coordinate Retrieval
本研究利用多层电子叠层衍射技术，从单一取向数据中解析扭转双层WSe2的三维原子坐标，揭示缺陷位置和新型莫尔波纹，为二维材料面外变形研究提供新方法。
2025-09-08 cond-mat.mtrl-sci
Hydrogen Diffusion in Magnesium Using Machine Learning Potentials: a comparative study
本研究通过主动学习驱动的机器学习分子动力学模拟，比较了VASP、MACE和CHGNet等不同原子间势方案在镁中氢扩散的预测效果，发现微调预训练模型能以极低计算成本恢复DFT级精度且与实验结果高度吻合。
2024-12-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other physics.chem-ph
Strong Reduction of Thermal Conductivity of WSe2 with Introduction of Atomic Defects
用平衡分子动力学方法研究了二硒化钨（WSe 2）的热导率。WSe 2的热导率随着低于约5 nm的特征尺寸而急剧增加，并且对于更宽的样品而言趋于平稳，并且达到约2 W/mK的恒定值。通过引入原子空位，我们发现WSe 2的热导率显著降低。特别地，W空位比Se空位对热导率降低的影响更大：原始WSe 2的热导率在添加~1%的Se和W空位的情况下分别降低~60%和~70%。热导率的降低被发现与缺陷WSe 2中声子的平均自由程（MFP）的减少有关。加入0.9%的Se空位后，WSe_2的MFP从纯WSe_2的~ 4.2nm下降到~ 2.2nm。更复杂类型的点缺陷，如空位簇和反位缺陷，探索除了单空位，并发现显着重整化的声子。键的重构导致声子态密度在禁带中局域化，导致热导率下降。这项工作展示了不同缺陷对单层WSe 2热导率的影响，为缺陷诱导的声子输运过程以及改善WSe 2电子器件散热的方法提供了深入了解。
2022-06-10 cond-mat.mtrl-sci
Transferable Graph Neural Network Surrogates for Molecular Dynamics Across Crystal Symmetries
Merrimack College（梅里马克学院）；West Virginia State University（西弗吉尼亚州立大学）
本研究提出一种可迁移的图神经网络代理框架，直接预测原子位移以模拟分子动力学，无需力评估或数值积分，并成功应用于FCC铝、BCC铁和HCP镁，实现纳秒级稳定传播，展示了跨晶体对称性的通用性。
2026-10-02 cond-mat.mtrl-sci
Defect chemistry of Eu dopants in NaI scintillators studied by atomically resolved force microscopy
激活剂杂质及其在基质晶格中的分布在闪烁现象中起着关键作用。在这里，结合横截面非接触原子力显微镜（nc-AFM），X射线光电子能谱学（XPS）和密度泛函理论（DFT）被用来研究Eu 2+掺杂剂的分布在NaI闪烁体激活的3%的EuI 2。两种类型的沉淀结构被发现：第一，针状EuI 2沉淀与层状结构可能是负责散射的闪烁光。在具有良好闪烁性能的透明晶体中，发现了具有立方晶体结构且尺寸小于4 nm的沉淀物。在所有研究样品中检测到令人惊讶的低浓度点缺陷。在退火时，Eu向表面偏析，这导致形成具有EuI 2组合物和明显的单向莫尔图案的有序六方覆盖层。
2019-07-30 cond-mat.mtrl-sci
Discovery of Atomic Clock-Like Spin Defects in Simple Oxides from First Principles
本文通过高通量第一性原理计算在氧化钙中发现由Sb、Bi或I掺杂形成的类NV中心自旋缺陷，其中209Bi缺陷在类原子钟跃迁处相干时间超秒级，为简单氧化物中的长相干量子态设计开辟了新途径。
2024-06-11 cond-mat.mtrl-sci
Atomic structure and energetics of large vacancies in graphene
我们提出了一个计算研究的拓扑结构，能量和结构变形的大量实验观察到的缺陷配置在石墨烯。我们发现，丢失的六方碳环和引入的非六方环的数量线性增加的功能的空缺秩序（失踪的原子数）。在初始偏移后，缺陷的形成能量增加约2.2 eV/缺失原子，将这些缺陷确定为迄今为止在石墨烯中研究的最低能量空位配置。此外，我们发现，即使是很小的点缺陷，这一直到现在都被假定为平面，导致石墨烯弯曲出平面时，不限制到禁止限制的几何形状。即使对于一些最小的缺陷，这种效应也能达到相对较长的距离，从而显著降低了施加在周围晶格上的应力。
2014-05-22 cond-mat.mtrl-sci
Resonant thermoelectric transport in atomic chains with Fano defects
附着在低维系统上的原子团簇，称为Fano缺陷，产生丰富的波干涉。在这项工作中，我们分析发现一个增强的热电优值（ZT）的周期性原子链与Fano缺陷，相比那些没有这样的缺陷。我们进一步研究了自组装DNA类系统的周期性和准周期性放置的Fano缺陷，通过使用实空间重整化方法开发的Kubo-Greenwood公式，其中紧束缚和玻恩模型分别用于电和晶格热导率。结果表明，准周期性可能是另一个提高ZT的因素，其长程无序抑制了低频声学声子对局域缺陷不敏感。
2018-05-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Robust multi-scale multi-feature deep learning for atomic and defect identification in Scanning Tunneling Microscopy on H-Si(100) 2x1 surface
使用深度学习和扫描隧道显微镜（STM）分析氢钝化Si（100）表面上的原子缺陷的性质。开发了一个强大的深度学习框架，能够在存在未解决的污染物、阶跃边缘和噪声的情况下识别原子种类、缺陷。自动化的工作流程，结合几个网络的图像评估，原子发现和缺陷发现的基础上，开发执行分析在不同层次的描述，并部署在一个可操作的STM平台。这进一步扩展到使用均值漂移聚类算法对提取的缺陷进行无监督分类，该算法利用从神经网络的组合输出自动设计的特征。这种组合的方法允许识别局部和扩展的缺陷上的形貌不均匀的表面或真实的材料。我们的方法在本质上是通用的，并且可以应用于其他表面，用于构建量子材料中原子缺陷的综合库。
2020-02-11 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Atomic-scale defects in the two-dimensional ferromagnet CrI$_3$ from first principles
原子级薄磁体家族在磁光电子学的许多潜在应用中具有很大的前景，其中CrI $_3$可以说是其最典型的成员。然而，这一制度缺陷的形成至今仍未得到探讨。在这里，我们调查原生点缺陷单层碘化铬$_3$通过第一性原理计算。我们考虑了大量的固有杂质，并解决其原子结构，热力学稳定性，扩散和聚集的趋势，以及当地的磁矩。在热力学平衡下，最稳定的缺陷被发现是Cr或I原子空位以及它们的络合物，这取决于化学势条件。这些缺陷被预测为在室温下是相当流动的，并表现出强烈的倾向，团聚。此外，我们的计算表明，从名义化学计量的缺陷引起的偏差在很大程度上影响局部磁矩，从而表明在CrI $_3$的磁性和无序之间的显着相互作用。总体而言，这项工作描绘了一个全面的图片单层碘化铬$_3$的内在点缺陷从理论的角度来看。
2020-01-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Capturing 3D atomic defects and phonon localization at the 2D heterostructure interface
异质结构界面处的3D局部原子结构和晶体缺陷控制着它们的电子、磁性、光学、催化和拓扑量子特性，但迄今为止还没有任何直接的实验测定。在这里，我们确定的3D局部原子的位置在界面的MoS 2-WSe 2异质结皮米精度和相关的3D原子缺陷与本地化的振动特性在外延界面。我们观察点缺陷，键变形，原子尺度的波纹和测量全三维应变张量在异质界面。通过使用实验的三维原子坐标作为直接输入到第一性原理计算，我们揭示了新的声子模式本地化的界面，这是证实了空间分辨电子能量损失谱。我们期望这项工作将打开大门，在单原子水平上的异质结构界面的广泛的结构-性能关系的关联。
2021-04-18 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Toward the Identification of Atomic Defects in Hexagonal Boron Nitride: X-Ray Photoelectron Spectroscopy and First-Principles Calculations
六方氮化硼（hBN）中的缺陷表现出单光子发射（SPE），因此作为量子信息和自旋电子学应用的平台吸引了广泛的兴趣。然而，原子结构和局部环境对缺陷物理性质的具体影响仍然难以捉摸。在这里，我们阐述了X射线光电子能谱学（XPS）和第一性原理计算，以辨别实验观察到的点缺陷，负责在hBN中观察到的量子发射。XPS测量显示出宽带，其被去卷积，然后使用密度泛函理论（DFT）核心能级结合能（BE）计算被分配给$N_{B}V_{N}$、$V_{N}$、$C_{B}$、$C_{B}V_{N}$和$O_{2B}V_{N}$缺陷结构。
2018-11-14 cond-mat.mes-hall 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
Single-defect Memristor in MoS$_2$ Atomic-layer
非易失性电阻开关，也称为双端器件中的忆阻器效应，已经成为高密度信息存储、脑启发计算和可重构系统的持续发展中最重要的组成部分之一。最近，在过渡金属二硫属化物三明治结构的原子单层中意外发现忆阻器效应，由于尺寸缩放的前景和相关益处，增加了新的感兴趣的维度。然而，原子片中开关机制的起源仍然不确定。在这里，使用单层MoS $_2$作为模型系统，原子成像和光谱显示，金属取代到硫空位导致电阻的非挥发性变化。实验观察证实了缺陷结构和电子状态的计算研究。这些非凡的发现提供了对非易失性开关机制的原子理解，并为精确缺陷工程开辟了新的方向，甚至是单个缺陷，以实现最佳性能指标，包括使用原子纳米材料的存储器密度，开关能量，速度和可靠性。
2020-02-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic Spectroscopy of Atomic Defects in Molybdenum Disulfide under Ambient Conditions
University of California Merced（加州大学默塞德分校）
研究在常温下利用导电原子力显微镜对钼硫化物中单个缺陷进行电子光谱实验，分析缺陷的局部导电性和微分电导，区分n型和p型金属替代及氧替代缺陷。
2026-04-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Atomic-Scale Defect Detection by Nonlinear Light Scattering and Localization
异质外延晶体膜是许多电子和光学技术的基础，但易于在其异质界面处形成缺陷。传播到膜中的诸如穿透位错的原子级缺陷阻碍了载流子的流动和光，从而降低了器件的电光性能。亚表面缺陷的诊断传统上需要耗时的侵入性技术，如横截面透射电子显微镜。使用生长在Si上的III-V膜，我们已经证明了非侵入性的，台式诊断的次表面缺陷的光学二次谐波扫描探针显微镜。我们观察到一个高对比度的亚波长热点图案所造成的散射和本地化的基本光的缺陷散射网站。这些观察到的热点的大小强烈相关的位错缺陷的密度。我们的研究结果不仅展示了一个全球性的和通用的方法诊断次表面散射网站，但唯一阐明无序介质的光学性质。对三次谐波的扩展将使非X（2）材料中的不规则性检测成为可能，从而使该技术普遍适用。
2020-08-02 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Direct visualization and effects of atomic-scale defects on the optoelectronic properties of hexagonal boron nitride
六方氮化硼（hBN）由于具有许多优异的性能，近年来引起了人们的广泛关注。其中包括具有优异光学特性的单光子发射器的存在，这使其成为众多光子技术的理想候选者。然而，尽管有大量的实验结果和理论计算，负责观察到的发射的缺陷的结构仍在争论中。在这项工作中，我们可视化单个原子尺度的缺陷hBN与原子力显微镜在环境条件下，观察多个窄的发射线从光学稳定的发射器。这种直接观察的缺陷的结构结合密度泛函理论计算其能带结构和电子性质，使我们能够关联的存在下，观察到的缺陷的几个单光子跃迁。我们的工作揭示了hBN中单光子发射的起源，这对于光电子学和量子技术中高质量发射器的理解和可调谐性非常重要。
2022-02-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
