Nucleation of second-phase near elastic defects in crystalline solids
研究了合金中弹性缺陷附近第二相的非均匀形核问题。缺陷可以是位错线或存在于结晶固体中的裂纹尖端。我们用Ginzburg-Landau方程来描述缺陷周围序参量的时空演化。该模型考虑了固体的弹性和缺陷的弹性场与序参量场的相互作用。采用有限体积法求解了控制偏微分方程的序参量。我们研究的性质的相变在附近的缺陷。
2011-10-06 cond-mat.mtrl-sci
Accuracy of Quantum Monte Carlo Methods for Point Defects in Solids
量子蒙特卡罗方法，如扩散蒙特卡罗（DMC）方法是扩展系统中最精确的多体方法之一。它们的缩放使它们非常适合于固体中的缺陷计算。我们回顾了DMC计算固体所需的各种近似和以前的DMC计算固体中的点缺陷的结果。最后，我们提出了近似如何影响硅中自间隙形成能计算的准确性的估计，并预测在16（+1）原子超晶胞中，X，T和H间隙缺陷的DMC值分别为4.4（1），5.1（1）和4.7（1）eV。
2010-06-16 cond-mat.mtrl-sci
Solid state defect emitters with no electrical activity
本文以4H碳化硅中的特定缺陷为例，证明存在一类在基态下具有光学活性但无电学活性的点缺陷，打破了固态缺陷发射体必然改变主体电导率的传统假设。
2023-10-20 cond-mat.mtrl-sci
Nanoacoustic Defect Manipulation in Solids
在纳米级体积内，声波与离子固体中的辐射缺陷相互作用。离子晶体中的辐射诱导光吸收被室温超声处理的晶体显着消除。结果表明，这种效应可以用超声场中发生的缺陷迁移过程来解释。离子间的电荷交换，被称为声刺激的化学反应，进一步建议发生影响的缺陷迁移。这种对固体中的辐射缺陷进行冷退火的新方法可以被视为纳米声学缺陷操纵。
2004-12-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Geometry of Defects in Solids
本文提出了非欧几何与固体缺陷之间的联系。在缺陷的性质和物质空间的特定几何性质之间绘制对应关系不仅阐明了固体中缺陷的基本结构，而且提供了一种在物理理论中表示缺陷密度的明确方法。我们提出了一个严格的背景，从经典微分几何的相关概念，以及孤立的缺陷在晶格中的插图，激发连续缺陷密度和各种张量场之间的关系在微分几何。我们确定的黎曼-克里斯托弗张量（或曲率张量），嘉当张量（或扭转张量），和非度量张量（从度量张量的协变导数获得），与物质空间，与向错，位错和点缺陷（空位，位错，替代）的密度，分别。最后，我们对与缺陷分布有关的弹性应力场以及本理论与广义相对论之间的类比进行了讨论。
2013-12-23 cond-mat.mtrl-sci
Energetics of thermal inactivation of excitonically-induced defect formation in rare-gas solids
通过拟合在同步辐射选择性光激发下测量的缺陷形成速率与温度的关系，得到了稀有气体固体中激子诱导缺陷形成的热失活热力学参数。
2007-11-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
On a universal relation for defects in solids
我们表明，缺陷数据参数相关的各种缺陷过程，例如，形成、迁移、介电弛豫参数等都服从一个普遍规律。特别地，缺陷熵与所考虑的工艺无关地随缺陷熵缩放。本文给出了SrF $_2$的一个具体例子，考虑了掺杂Ce、Eu和Gd三价离子的晶体的介电弛豫参数（R $_1$弛豫机制），阴离子Frenkel形成的参数以及阴离子空位迁移和阴离子间隙运动的参数。
2017-04-10 cond-mat.mtrl-sci
First principles theory of the EPR g-tensor in solids: defects in quartz
本文提出了一种可靠地预测固体中顺磁缺陷的EPR g张量的理论。它是基于密度泛函理论和基于包括投影缀加波（GIPAW）的规范方法来计算全电子磁响应的。与现有的量子化学和实验数据的选择双原子自由基的方法进行了验证。然后我们进行了EPR ${\rm g} $ -张量在固态下的第一次预测，发现结果与实验非常符合的$E'_1$和替代的P缺陷中心在石英。
2001-12-21 cond-mat.mtrl-sci
Total transmission and total reflection of acoustic wave by zero index metamaterials loaded with general solid defects
本文研究了声波在含有一般固体缺陷的零折射率超材料波导中的传输特性。通过调整固体缺陷的参数可以实现全透射和全反射。我们全面地研究了固体缺陷的纵/横波速度对声波在波导中传播的影响。一个二维（2D）的零折射率的声学晶体（AC）系统被用来实现这些有趣的传输特性。因此，我们的工作提供了更多的可能性，通过ZIM操纵声波传播。
2013-08-19 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
A remark on the negative activation volume for defects in solids
从高于其玻璃化转变温度$T_g$的温度淬火的玻璃态材料的老化过程的演变，当绘制松弛焓与体积减少的关系图时，导致与接近$T_g$的等温压缩率相当的斜率。这一经验结果在早期的出版物中得到了解释（V. Katsika-Tsigourakou，G. E. Zardas J. Non-Cryst. Solids 356（2010）179-180）中描述。在这里，我们表明，相同的模型能够解释固体中的负缺陷激活的罕见情况。
2017-04-26 cond-mat.mtrl-sci
Kinetics of Exciton Self-Trapping Induced Defect Accumulation in Rare-Gas Solids
本文用选择性真空紫外光致发光方法研究了稀有气体固体中由于激子自陷而引起的缺陷积累过程的动力学。应用稀有气体样品中缺陷积累的简单动力学模型拟合了固体氘和氖的发光剂量依赖关系。通过对“缺陷”子带发光强度随时间的变化关系进行线性变换，得到了特征动力学参数。
2009-02-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Point defect in solids: Shear dominance of the far-field energy
结果表明，各向同性固体中远离点缺陷的弹性能主要是剪切弹性能。的计算，这是基于一个标准的偶极子展开，表明无论多大或小的体积模量相比，剪切模量，小于10%的远点缺陷能量与体积变化。
2007-01-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
First-principles electrostatic potentials for reliable alignment at interfaces and defects
不同原子组态之间的静电势的对准对于跨界面的能带偏移和带电缺陷的形成能的第一性原理计算是必要的。然而，这种潜在的强烈振荡，在原子尺度上的对齐具有挑战性，特别是当原子的几何形状发生很大变化，从散装附近的缺陷和接口。我们介绍了一种方法来抑制这些强烈的振荡，通过消除在每个原子的潜力深井。我们证明，这种方法大大提高了系统大小的收敛依赖于排列的静电势，包括带偏移在固液界面，在固体和固体表面在真空中的带电空位的形成能的第一性原理预测的范围很广。最后，我们使用这种方法结合连续溶剂化理论来研究在固液界面的带电空位的能量。我们发现，在水中的NaCl（001）表面的例子中，溶剂化减少了带电空位的形成能量0.5 eV：由于分子动力学方法的计算成本，这个重要的影响的计算以前是不切实际的。
2017-02-27 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Microcracks and inhomogeneously distributed defects in solids
本文提出了晶体中微缺陷局部非均匀随机分布的概念。本文提出了一种计算含非均匀分布缺陷固体的某些物理性质的方法。这种不均匀性的一系列物理性质的贡献进行了计算和讨论。这种贡献超过了均匀分布的缺陷的数量级。计算了非均匀性对电导率、霍尔效应和磁电阻的贡献。考虑了非均匀位错晶体的弹性能和体积。结果表明，在裂纹扩展过程中，随机位错的弹性能的弛豫促进了这一过程。这些结果解释了过度变形金属的分层现象。
2007-02-09 cond-mat.mtrl-sci
Line and Point Defects in Nonlinear Anisotropic Solids
本文给出了具有分布线缺陷和点缺陷的非线性各向异性固体应力场的解析解。特别是，我们确定的应力场i）的平行圆柱对称分布的螺旋位错在无限正交各向异性和单斜介质中，ii）圆柱对称分布的平行楔向错在无限正交各向异性介质中，iii）分布的刃位错在正交各向异性介质中，和iv）球对称分布的点缺陷在横向各向同性球。
2018-01-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Corrections to sink strengths used in rate equation simulations of defects in solids
平均场速率方程已被证明是一种通用的方法，在模拟缺陷的动力学和材料的微观结构的时间变化。然而，该方法的可靠性和实用性严重依赖于所使用的缺陷相互作用参数。在这项研究中，我们表明，汇的强度也取决于脱陷或解离过程。缺陷被去除后的下沉强度比通常使用的值大得多。我们提出了一种如何确定适当的汇强度的理论，并表明，在某些情况下，如果忽略脱陷对汇强度参数的依赖性，速率方程方法会给出错误的结果。
2019-06-19 cond-mat.mtrl-sci
Interconnection of point defect parameters in solids with bulk properties: Application to diamond
我们表明，缺陷熵和缺陷的缺陷在金刚石中的空位形成的焓的值，有一个比例，这是一个预测的模型提出了四十年前。这个模型，它互连的形成吉布斯能与体弹性和膨胀率的数据，最近也被发现的价值在高$T_c$ -超导体，以及在玻璃形成液体。
2017-04-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Excitonically-Induced Mechanisms of Inelastic Processes in Rare-Gas Solids
讨论了稀有气体固体中永久性晶格缺陷的形成模型，重点讨论了固体Ar中点缺陷的形成。利用选择真空紫外光谱方法研究了电子激发引起的原子大尺度位移过程。发现Frenkel缺陷形成的本征激子机制和非本征里德伯态诱导的激发态机制共存。
2004-08-07 cond-mat.mtrl-sci
New Methods for Calculating the Free Energy of Charged Defects in Solid Electrolytes
介绍了一种计算带电缺陷对离子晶体构型自由能贡献的方法。本文将与温度无关的Wang-Landau蒙特卡罗方法应用于一个简单的固体电解质模型，该模型由晶格上的带电荷的正缺陷和负缺陷组成。在周期性边界条件下计算了晶格上的静电能，并将其用于计算该系统的态密度和热力学势。作为缺陷浓度和温度的函数的自由能被精确地描述由一个定期的解决方案模型高达10%的缺陷的浓度，远远超出了理想溶液理论所描述的范围。该方法，补充了短期的能源条款，建议作为一种替代自由能的方法，需要在一定的温度范围内进行一些模拟。
2013-05-23 cond-mat.mtrl-sci
Defect-Driven Anomalous Transport in Fast-Ion Conducting Solid Electrolytes
固态离子传导是电化学能量存储和转换的关键使能器。材料加工、缺陷化学、输运动力学和实际性能之间的机械联系是相当重要的，但仍不完整。在这里，受流体和生物物理系统的研究的启发，我们重新审视异常扩散的标志性的二维快离子导体，$β$ -和$β^{\prime\prime}$ -氧化铝。使用大规模的模拟，我们重现的交流离子电导率数据的频率依赖性。我们展示了如何分布的电荷补偿缺陷，调制的处理，驱动静态和动态的混乱，这导致持久的亚扩散离子输运在宏观时间尺度。我们deconvolute移动离子之间的排斥，移动离子和电荷补偿缺陷之间的吸引力，和离子电导率的几何拥挤的影响。我们的定量框架的基础上，这些模型固体电解质连接他们的原子缺陷化学宏观性能与最小的假设，并使机制驱动的“原子到设备”的快离子导体的优化。
2021-05-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Revisiting the Formulation of Charged Defect in Solids
该研究重新审视固体带电缺陷的表述，通过追踪总能计算的参考能证明势对齐修正为零、经典Markov-Payne修正准确，还推导了四极修正表达式，在小超胞中实现了准确的缺陷形成能计算，并解释了2+价金刚石空位收敛慢的原因。
2024-07-11 cond-mat.mtrl-sci
Producing Virtually Defect Free Nanoscale Ripples by Ion Bombardment of Rocked Solid Surfaces
用宽入射离子束轰击固体表面经常会产生纳米尺度的表面波纹。阻止采用离子轰击作为纳米制造工具的主要障碍是通常形成的图案中的高密度缺陷。我们的模拟结果表明，离子轰击可以产生几乎无缺陷的涟漪的表面上的元素固体，如果样品是同时和周期性地摇摆轴正交的表面法线和入射光束的方向。我们还研究了摇摆产生高度有序的波纹所需的条件，并讨论了我们的模拟结果可以通过实验重现。
2016-03-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Identifying the ground state structures of point defects in solids
点缺陷是晶体材料的普遍特征。它们的识别通常通过将实验测量与理论模型相结合来解决。然而，模拟缺陷的标准方法容易丢失与理想化晶体学环境中的能量降低重建相关的基态原子构型。丢失的基态会影响计算性能的准确性。为了解决这个问题，我们报告了一种方法来有效地导航缺陷的配置景观使用有针对性的债券扭曲和嘎嘎作响。将我们的工作流程应用于一系列材料（$\rm CdTe$、$\rm GaAs$、$\rm Sb_2S_3$、$\rm Sb_2Se_3$、$\rm CeO_2$、$\rm In_2O_3$、$\rm ZnO$、N- $\rm TiO_2$）揭示了通过常规局部最小化技术未发现的每个主体晶体中的对称性破缺。点缺陷畸变按相关的物理化学因素分类。我们证明了这些缺陷的扭曲衍生的属性，包括形成能，浓度和电荷跃迁水平的影响。我们的工作为不完美固体的定量建模向前迈进了一步。
2022-07-22 cond-mat.mtrl-sci
Influence of vacancy defects in solid high-order harmonic generation
本文讨论了空位缺陷对固体高次谐波产生的影响。高次谐波谱的总能量截止随空位缺陷浓度的增加而增加，总谱逐渐转变为单一的倾斜谱，而在一次和二次平台之间没有突变。与纯固体中的谐波相比，具有空位缺陷的固体中的带隙以下谐波的光谱强度显著增强。谐波谱的变化是根据其有效能带结构来理解的。空位缺陷的存在局部地破坏了单位晶胞的平移对称性。因此，出现了新的缺陷态，为电子动力学打开了额外的路径。在伽柏轮廓中的不好分辨的电子轨迹证实了附加路径的干扰。此外，与对应于具有诸如欠掺杂或过掺杂的缺陷的固体的高阶谐波光谱相比，单个倾斜的高阶谐波光谱携带空位缺陷的独特特征。
2020-01-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.atom-ph
Dissipative Interaction and Anomalous Surface Absorption of Bulk Phonons at a Two-Dimensional Defect in a Solid
我们预测一个极端的敏感性的耗散损耗的共振相互作用的体声子在固体中的二维缺陷。我们表明，在2D缺陷的横向声子的全共振反射，前面所述的没有考虑耗散，只发生在极限的非常弱的耗散和改变成几乎全透射相对较弱的体吸收。异常的横向声子的表面吸收，当一半的入射声能被吸收在2D缺陷，预测的情况下，“中间”体耗散。
1998-10-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Interconnection of point defect parameters in solids with bulk properties: A review
大约60年前和30年前，分别提出了两个模型来描述缺陷吉布斯能g^i与体性质的相互关系。由齐纳提出的一种假设是，g^i可以解释为使晶格产生应变的功，因此它与固体的剪切模量成正比。另一种认为，由于g^i对应于等压等温过程，因此它应该与等温体积模量和每个原子的平均体积成比例。这两个模型的结果进行了比较，为不同的过程（缺陷形成，自扩散激活，异质扩散）在各种固体，包括金属（面心立方，体心立方和tetraxide）以及固体，表现出超离子行为。我们发现后一个模型比前一个模型做得更好。
2017-04-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Aperiodic defects in periodic solids
本文提出一种“无缺陷”嵌入方法，在原胞计算中构建嵌入场后引入单一非周期缺陷，避免周期性超胞带来的非物理伪影和慢收敛问题，并可结合后Hartree-Fock方法研究强关联缺陷与局域激发态。
2024-11-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.chem-ph
ADAQ-SYM: Automated Symmetry Analysis of Defect Orbitals
本文开发了名为 ADAQ-SYM 的软件工具，通过平面波密度泛函理论模拟对半导体点缺陷轨道进行自动对称性分析，计算特征标与不可约表示以确定允许的光学跃迁，并成功解释了 4H-SiC 中双空位的 ZPL 偏振差异。
2024-04-26 cond-mat.mtrl-sci
Noble gas functional defect with unusual relaxation pattern in solids
通过第一性原理计算，本研究挑战惰性气体化学惰性的传统观点，证明其在功能氧化物中可作为功能缺陷，改变电子局域态并显著影响材料性质。
2023-06-21 cond-mat.mtrl-sci
$Ab$ $initio$ Study of Substitutional Defects in Li$_{3}$OCl Solid Electrolyte for Li-ion Batteries
University of Missouri Research Reactor, University of Missouri（密苏里大学研究反应堆，密苏里大学）；Department of Physics and Astronomy, University of Missouri（密苏里大学物理与天文学系）；Materials Science and Engineering Institute, University of Missouri（密苏里大学材料科学与工程研究所）；Department of Chemical and Biomedical Engineering, University of Missouri（密苏里大学化学与生物医学工程系）
本研究通过密度泛函理论计算，探讨了中子辐照产生的B、He、H替代缺陷对反钙钛矿固态电解质Li$_3$OCl缺陷化学的调控作用，为全固态电池材料设计提供了新策略。
2026-09-14 cond-mat.mtrl-sci
Defect-Induced Magnetism in Solids
在过去的几年中，名义上非磁性固体的数量显示出磁序由某种缺陷引起的不断增加。从单元素材料石墨到几种共价键合的非磁性化合物，空位和/或非磁性原子等缺陷对触发磁序的影响引起了实验学家和理论家的兴趣。我们回顾和讨论的主要理论方法，以及最近获得的实验证据的基础上不同的实验方法，支持存在的缺陷诱导磁性（DIM）在非磁性以及磁性材料。
2013-03-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
High-Harmonic generation from spin-polarised defects in solids
气体中高次谐波的产生使得能够以前所未有的分辨率探测原子和分子中的阿秒电子动力学。将最初为原子和分子气体开发的技术扩展到固态材料需要对理论上已经部分解决的物理学有基本的理解。在这里，我们采用含时的密度泛函理论来研究如何在单层六方氮化硼的高次谐波发射的电子动力学的空位的存在下的影响。我们展示了这些现实的自旋极化缺陷如何修改谐波发射，并证明了从原始固体和有缺陷的固体谐波之间存在着重要的差异。特别是，我们发现，不同的自旋通道受到不同的影响，因为存在的自旋极化点缺陷，和本地化的波函数，缺陷的几何形状和电子-电子相互作用都是重要的成分来描述高次谐波产生缺陷固体。我们发现，不同的空缺导致质量上不同的效果，从而打开了大门，高谐波成像的自旋极化缺陷在固体中。
2020-02-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Normal modes, and acoustic properties, of an elastic solid with line defects
描述了具有随机分布的线缺陷的连续固体的简正模，这些线缺陷的行为类似于弹性弦。这些弦与体中的弹性波相互作用，产生波的色散和衰减。如在非晶材料中，作为频率$ω$的函数的衰减对于低频表现为$ω^4$，并且随着频率增加，交叉到$ω^2$，然后在$ω$中变为线性。色散在频率上衰减为四次和二次的频率范围内为负。明确的公式提供了这些属性的弦态密度。{因此，连续介质力学既可以应用于晶体材料，也可以应用于类似长度尺度的非晶体材料。}讨论了将该模型与非晶材料的微结构联系起来的可能性。
2014-09-23 cond-mat.mtrl-sci
First-principles computational study of defect clustering in solid solutions of ThO$_{2}$ with trivalent oxides
用电子密度泛函理论（DFT）研究了萤石型ThO $_{2}$与三价阳离子（Sc，In，Y，Nd，La）氧化物固溶体中的混合和缺陷有序的热力学.通过DFT计算的晶格代数技术枚举的结构，我们确定了最低能量的模式，为四个单独的掺杂剂浓度的缺陷集群。最稳定的结构的特征在于氧亚晶格上最近邻空位之间的排斥相互作用。相对于组成氧化物的形成的结晶度对于所考虑的所有掺杂剂都是正的，并且显示出随着三价掺杂剂的尺寸和电负性的减小而在量值上减小的趋势。由于La掺杂剂的小的正形成势和低的氧空位结合能，预测La $_{2}$ O $_{3}$ -ThO $_{2}$固溶体相对于所考虑的其它异价掺杂剂具有相对高的离子电导率。我们的研究结果进行了比较，为更广泛的研究ZrO $_{2}$和CeO $_{2}$萤石结构的三价阳离子的固溶体。
2010-09-09 cond-mat.mtrl-sci
Distribution of Formation and migration energies of point defects in concentrated solid-solution alloys: Ni_{0.5}Co_{0.5}, Ni_{0.5}Fe_{0.5}, Ni_{0.8}Fe_{0.2} and Ni_{0.8}Cr_{0.2}
利用从头计算和特殊的准随机结构，我们表征了Ni基固溶体合金Ni_{0.5} Co_{0.5}，Ni_{0.5} Fe_{0.5}，Ni_{0.8} Fe_{0.2}和Ni_{0.8} Cr_{0.2}中缺陷形成能和迁移势垒的分布.由于缺陷形成能敏感地依赖于元素的化学势，我们已经开发出一种计算效率高的方法来确定它，考虑到全球的组成和本地的短程顺序。我们发现，在这四种元素中，Fe对Ni的合金化作用最大。结果表明，空位和间隙原子的迁移能分布存在一个重叠区，这将有利于它们之间的复合。
2016-08-03 cond-mat.mtrl-sci
Natural orbitals and two-particle correlators as tools for analysis of effective exchange couplings in solids
本文用有限温度GW方法研究反铁磁过渡金属氧化物，发现自然轨道占据数依赖动量且氧2s轨道重要，与GK规则不符，并揭示电子屏蔽通过稳定电荷转移调节超交换，影响有效交换耦合常数。
2023-04-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.chem-ph
X-ray nanoimaging of crystal defects in single grains of solid-state electrolyte AlxLi7-3xLa3Zr2O12
与传统的液体电解质电池相比，全固态锂电池有望在能量密度和安全性方面取得显著改善。Al掺杂的AlxLi 7 - 3xLa 3 Zr 2 O 12（LLZO）固态电解质由于其高离子电导率和良好的热、化学和电化学稳定性而显示出优异的潜力。然而，LLZO的电化学和机械性能的进一步改善需要对其局部微观结构的深刻理解。在这里，我们采用布拉格相干衍射成像调查的原子位移内的单个晶粒的LLZO与各种Al掺杂浓度，导致立方，四，和四-四混合结构。我们观察到共存的领域中的不同的晶体取向的tetraxide结构。我们进一步表明，Al掺杂导致晶体缺陷，如位错和相边界的混合相和双相晶粒。该研究解决了Al掺杂对LLZO单个晶粒内的纳米结构的影响，这对于固态电池的未来发展具有参考价值。
2021-01-24 cond-mat.mtrl-sci
Defects and glassy dynamics in solid He-4: Perspectives and current status
我们回顾了固体He-4在低温下的反常行为，特别注意固体中存在的结构缺陷的作用。讨论围绕两个层次的系统和结构的玻璃成分诱导观察到的异常可能的作用。我们建议，玻璃态行为的起源是由于动态的缺陷，如在He-4中形成的位错。在发达的框架内的玻璃组分在固体中，我们给出了一个总结的结果和预测的影响，包括机械，热力学，粘弹性，和电弹性贡献的玻璃响应固体He-4。我们提出的固态He-4的玻璃模型有几个含义：（1）He-4的反常性质可以通过允许缺陷在最低温度下冻结来解释。固体He-4的动力学由玻璃状（玻璃状）弛豫过程和弛豫时间的分布不同的扭转振子，剪切模量，和介电函数实验之间的显着变化。(2)任何缺陷冻结将伴随着与来自缺陷的熵贡献一致的热力学特征。由此可见，这种熵的贡献比所需的超流分数小得多，但它足以解释最低温度下的过剩熵。(3)我们预测的旋转和平面剪切的响应函数的实部和虚部之间的科尔-科尔型的关系是由于动态的缺陷。类似的结果适用于其他响应函数。(4)利用玻璃态动力学的框架，我们预测低频尚未被测量的电弹性功能，在缺陷丰富的He-4晶体。这些预测使人们能够直接测试的想法和非常存在的玻璃贡献，在He-4。
2012-09-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Overscreening and Underscreening in Solid-Electrolyte Grain Boundary Space-Charge Layers
多晶固体可以表现出与等效单晶样品显著不同的材料性质，部分原因是移动点缺陷自发重新分布到邻近晶界的所谓空间电荷区域。这些空间电荷区域的一般分析形式仅在稀释极限中是已知的，其中缺陷-缺陷相关性可以被忽略。使用三维库仑格子气的动力学蒙特卡罗模拟，我们表明，在非稀固体电解质中的晶界空间电荷区域表现出过屏蔽-阻尼振荡空间电荷配置文件-和欠屏蔽-衰减长度长于相应的德拜长度，并随着缺陷-缺陷相互作用强度的增加而增加。过屏蔽和欠屏蔽是浓缩液体电解质中的已知现象，并且在固体电解质空间电荷区域中观察到功能类似的行为表明，相同的基本物理驱动两类系统中的行为。因此，我们希望开发的理论方法来研究非稀释液体电解质，以同样适用于未来的研究固体电解质。
2021-04-01 cond-mat.mtrl-sci
Effects of Defects on Thermal Transport across Solid/Solid Heterogeneous Interfaces
本文结合第一性原理与蒙特卡洛模拟，系统研究了缺陷浓度和位置对 Si/SiC、GaN/SiC、Si/Diamond、GaN/Diamond 四种异质界面热输运的影响，揭示了缺陷诱导声子能量重新分布导致 GaN/SiC 界面 ITC 异常增强的机制，为高界面热导异质结构设计提供指导。
2025-08-18 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Spin-phonon decoherence in solid-state paramagnetic defects from first principles
金刚石和六方氮化硼中的顺磁缺陷具有独特的自旋和光学特性，使它们成为原型固态量子比特。尽管这些自旋量子比特的相干性受到自旋-声子弛豫的严重限制，但对这一过程的全面理解尚未实现。在这里，我们应用从头算自旋动力学模拟这个问题，并定量再现实验的自旋弛豫时间和自旋相干时间的温度依赖性。我们表明，低频的零场分裂的双声子调制负责自旋弛豫和退相干，并指出在2维材料的振动的性质作为其较短的相干时间的罪魁祸首。这些结果为固态顺磁缺陷中自旋-声子退相干提供了一种新的解释，为正确解释实验结果提供了一种新的策略，并为加速设计新的自旋量子比特铺平了道路。
2023-02-09 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Design of defect spins in piezoelectric aluminum nitride for solid-state hybrid quantum technologies
宽带隙半导体中的自旋缺陷是在固态环境中实现量子比特或量子比特的有前途的系统。到目前为止，缺陷量子位只在具有强共价键的材料中实现。在这里，我们介绍了一个应变驱动的计划，合理地设计功能离子晶体中的缺陷自旋，这可能是潜在的量子比特。特别是，使用最先进的从头计算的混合密度泛函和多体微扰理论的基础上的组合，我们预测，带负电荷的氮空位中心的压电氮化铝表现出自旋三重态基态在现实的单轴和双轴应变条件下，这样的状态可以利用量子比特的实现。这里采用的应变驱动策略可以很容易地扩展到其他宽带隙半导体中的各种点缺陷，为控制离子系统中缺陷的自旋特性铺平了道路。
2016-02-02 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Defect-induced orbital polarization and collapse of orbital order in doped vanadium perovskites
本文研究了掺杂莫特绝缘体$R_{1-x}$（Sr，Ca）$_x$ VO $_3$（$R=\,$ Pr，Y，La）中由带电（Sr，Ca）缺陷引起的轨道有序度衰减机制。我们的非限制性Hartree-Fock分析集中在随机的，带电的杂质和相关的掺杂空穴高达$x=0.5$的综合效果。该研究是基于一个广义的多带哈伯德模型的相关钒$t_{2g}$电子，并包括长程（i）库仑电位的缺陷和（ii）电子-电子相互作用。我们发现，旋转占据的$t_{2g}$轨道，引起的电场的缺陷，是一个非常有效的扰动，在很大程度上控制这些化合物的轨道顺序的抑制。我们调查的逆参与数谱，并发现，电子状态仍然局限于少数网站，即使在该政权的轨道秩序是崩溃。从动力学和超交换能的变化可以看出，掺杂空穴的运动是导致高$T_c$化合物磁序降低的主要因素，但在这里起次要作用。
2019-01-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Qubit guidelines for solid-state spin defects
固态材料中与电子和核自旋相关的缺陷与量子信息科学有着悠久的历史，可以追溯到20世纪50年代硅掺杂剂的第一次自旋回波实验。自世纪之交以来，该领域已迅速扩展到适用于量子通信，传感和计算的大量缺陷和宿主晶体。从简单的自旋共振到长距离远程纠缠，自旋缺陷的复杂性正在快速发展，需要深入了解它们的自旋，光学，电荷和材料特性。这对于发现专用于特定量子应用的新相关系统尤其重要。因此，在这次审查中，我们扩展了所有的关键组件，重点是缺陷和宿主材料的特性，工程机会和其他改进途径。最后，这篇评论的目的是尽可能的缺陷和材料不可知论，在一定程度上强调光发射器，为量子信息的固态自旋缺陷领域提供了一个广泛的指导方针。
2020-10-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Orbital Rotations induced by Charges of Polarons and Defects in Doped Vanadates
我们探讨了钒酸盐钙钛矿中掺杂空穴和缺陷的竞争导致的轨道有序度的损失。在诸如La $_{1-{\sf x}}$ Ca $_{\,\sf x}$ VO的化合物中，$_3$的自旋和轨道顺序由钒$t_{2g}$电子的扩展的三轨道简并Hubbard-Hund模型描述的超交换相互作用产生。带电Ca $^{2+}$缺陷和$e$ - $e$相互作用的长程库仑势控制Mott间隙内缺陷态的出现。掺杂空穴库仑场的四极分量引起简并轨道的各向异性轨道转动。这些旋转改变了自旋轨道极化子云，并与缺陷引起的轨道旋转竞争。这两种机制导致轨道的混合，并导致抑制$C$型磁相中的动能的不对称性。我们发现，随着掺杂，钒酸盐的一个特征，轨道顺序的逐渐下降，然而，其起源主要不是在载流子，但在非对角耦合的轨道旋转引起的掺杂离子的电荷。
2020-12-22 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
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
Accurate approximations of density functional theory for large systems with applications to defects in crystalline solids
本章介绍了科恩-沙姆密度泛函理论（DFT），使非常大规模的模拟控制近似。这项工作的动机是研究晶体固体中的缺陷，尽管这些想法可以用于其他应用。其核心思想是将DFT表述为密度算子上的最小化问题，并将空间和谱离散化为系统收敛的近似。这使得有效的和自适应的算法，解决DFT方程，没有额外的建模，并达到所需的精度，非常大的系统，线性和次线性缩放。基于这种近似的各种方法，并通过选定的例子证明其数值性能。这些例子也提供了重要的洞察力的力学和物理缺陷的晶体固体。
2021-12-11 cond-mat.mtrl-sci math-ph math.FA
Energetics of point defects in aluminum via orbital-free density functional theory
在无轨道密度泛函理论的框架下，采用超原胞近似方法，系统地研究了铝中各种点缺陷（包括空位和自发光）的形成能和迁移能.特别地，对有限尺寸效应和各种动能密度泛函的精度进行了检验，计算结果表明，随着超原胞的增大，有限尺寸效应引起的误差呈指数减小。值得注意的是，自介电体的形成能比空位的形成能收敛得慢得多。通过选取合适的动能密度泛函，计算结果与已有的实验数据和具有精确动力学项的Kohn-Sham密度泛函理论的计算结果符合得很好.
2016-11-23 cond-mat.mtrl-sci
Physics of band-filling correction in defect calculations of solid-state materials
本文系统研究了宽带隙绝缘体缺陷计算中后处理能带填充修正的物理机制，揭示了超胞尺寸对电子结构（含深能级）的显著影响，并强调能带填充计算需考虑缺陷引起的电子结构变化及收敛性，为提升缺陷形成能预测精度提供了关键指导。
2023-07-07 cond-mat.mtrl-sci
On the detection and classification of material defects in crystalline solids after energetic particle impact simulations
我们提出了一种类似指纹的方法来分析高能粒子辐照后的材料缺陷，通过计算一个给定的样品的每个原子的旋转不变的描述符向量。对于有序固体，这种新方法易于使用，不需要极端的计算资源，并且在很大程度上独立于样品材料和样品温度。作为说明，我们应用该方法的分子动力学模拟的氘代和原始钨晶格在300 K使用初级撞击原子（PKA）的1 keV的不同速度方向，以模拟中子轰击过程。的W原子的数量，碰撞级联后的影响，已被量化与所提出的方法。首先，原子在规则的晶格位置，以及常见的缺陷类型，如晶体和空缺已确定使用预先计算的描述符向量。主成分分析（PCA）被用来识别以前忽略的缺陷类型，并得出相应的本地原子结构。氘代和原始钨样品的辐照效应的比较表明，氘代样品表现出一贯比原始的更多的缺陷。
2019-09-02 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Crack Formation in Ceramic Films Used in Solid Oxide Fuel Cells
固体氧化物燃料电池（SOFC）的制造涉及多层陶瓷结构的制造，对于该多层陶瓷结构，约束烧结在许多情况下是关键的处理步骤。在烧结结构中经常观察到缺陷，但它们在烧结过程中的形成并不清楚。在这项工作中，各种陶瓷薄膜制备丝网印刷和各种缺陷观察。有些薄膜出现泥裂缺陷，而另一些则出现分布的大孔隙。泥裂纹缺陷被发现起源于存在于生膜中的细裂纹的网络，并且在干燥和粘合剂烧尽期间形成。控制这些早期阶段对于生产无裂纹薄膜至关重要。为了研究缺陷在烧结过程中如何演变，使用压痕在绿色薄膜中引入人工裂纹。据观察，裂纹开口总是在约束烧结过程中增加。相比之下，类似的初始裂纹可以在共烧结过程中闭合和愈合。
2015-02-06 cond-mat.mtrl-sci
Green function theory of orbital magnetic moment of interacting electrons in solids
本文用多电子格林函数方法导出了固体中相互作用电子的轨道磁矩的一般公式。该公式分解为两部分，一部分包含系统的单粒子能带结构的信息，另一部分包含格林函数所携带的交换和关联的影响。导出的公式提供了一个方便的手段，包括交换和相关性的影响超出了常用的局域密度近似的密度泛函理论。
2015-12-21 cond-mat.mtrl-sci
A Transcorrelated Wave-Function Framework for Solids: An Application to Bulk and Defected Silicon
Max Planck Institute for Solid State Research（马克斯·普朗克固体研究所）；University of Cambridge（剑桥大学）
本文提出了一种跨相关波函数框架，用于精确计算固体的性质，通过扩展xTC理论并结合周期性系统，验证了其在硅体和缺陷计算中的有效性。
2025-12-09 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Effects of Grain Boundaries and Surfaces on Electronic and Mechanical Properties of Solid Electrolytes
本文通过构建11种固体电解质的590个表面和晶界库，揭示扩展缺陷会降低晶界分离能和断裂韧性、引入带隙内电子界面态，从而解释全固态电池中固体电解质的优先开裂及电化学行为。
2024-01-05 cond-mat.mtrl-sci
