Gallium vacancy and the residual acceptor in undoped GaSb studied by positron lifetime spectroscopy and photoluminescence
对未掺杂的p型锑化镓材料进行了正电子寿命、光致发光和霍尔测量。在正电子寿命测量中发现了一个314 ps的寿命分量，归因于与$V_{Ga}$相关的缺陷。在PL测量中，观察到$778meV$和$797meV$峰。在$300^{o}C$温度下，314 ps正电子寿命分量和两个光致发光信号均消失，这为它们之间的相关性提供了有力的证据。然而，观察到空穴浓度（$\sim 2\times 10^{17}cm^{-3}$）在直至$500^{o}C$的整个退火温度范围内是恒定的。与一般的信念相反，这意味着，至少对于退火温度高于$300^{o}C$的样品，Ga空位不是负责p型导电的受主。
2002-01-17 cond-mat.mtrl-sci
First-principles analysis of the effect of magnetic states on the oxygen vacancy formation energy in doped La$_{0.5}$Sr$_{0.5}$CoO$_3$ perovskite
Center for Microtechnologies, Chemnitz University of Technology（Chemnitz工业大学微技术研究中心）；Fraunhofer Institute for Electronic Nano Systems（弗劳恩霍夫电子纳米系统研究所）
本研究通过第一性原理计算探究3d过渡金属掺杂及铁磁、顺磁两种磁态对La₀.₅Sr₀.₅CoO₃钙钛矿氧空位形成能的影响，发现磁态因双交换作用呈掺杂剂特异性影响，仅考虑铁磁基态会得出误导性结论，凸显磁效应的重要性。
2025-07-10 cond-mat.mtrl-sci
Local multiplet formation around a single vacancy in graphene: an effective Anderson model analysis based on the block-Lanczos DMRG method
为了更好地理解石墨烯中单个空位的电子结构，我们研究了一个有效Anderson模型的基态性质，该模型由空位周围碳原子的三个悬挂$sp^2$轨道和与单个空位形成蜂窝晶格的碳原子的$π$轨道组成.利用块Lanczos密度矩阵重整化群方法，我们证明了在相应的参数空间中存在两个相，在弱耦合区为无磁矩相，在实际参数区为自由磁矩相。系统的分析发现，在自由磁矩阶段，自旋为1的$\mathcal{C}_3$点群的双简并不可约表示的局域多重态在基态占主导地位，并且约有一半的局域自旋1被周围$π$轨道的电子屏蔽，表明剩余自旋为1/2的自由磁矩的出现.此外，我们发现，自由磁矩的出现是强大的载流子掺杂，这是在与吸附原子的石墨烯的情况下形成鲜明对比，从而解释了实验观察到的定性差异，在这两类系统。我们还发现，在未掺杂的情况下，与掺杂的情况相比，空位周围的$π$电子和远离空位的导带中的$π$电子之间的自旋关联函数增强，而空位周围的$sp^2$悬挂轨道中的$σ$电子和导带中的$π$电子之间的自旋关联函数在未掺杂和掺杂的情况下都保持较大。因此，我们的计算定性地支持了先前的实验，该实验表明自由磁矩的出现有两个不同的起源。
2022-02-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Defect Modulated Band Modification in Ion Implanted MgO Crystal: Experimental and Ab Initio Calculations
缺陷产生和消除是器件制造中的基本概念。本文研究了MeV的Ni离子辐照在MgO中引起的价带和导带之间的缺陷态对光学带隙的影响。离子注入MgO单晶产生的替位缺陷态以及F（阴离子空位中心）、$F_2$、其它氧空位中心和V（阳离子空位中心）中心可作为细丝应用于基于价电荷存储的阻变存储器中。通过改变电子能带结构，确定了光学带隙随Ni离子注量的变化。密度泛函理论（DFT）计算有助于理解由MgO结构组成的空位和替位缺陷的电子能带结构的演化。
2022-02-14 cond-mat.mtrl-sci
Factors controlling oxygen migration barriers in perovskites
具有快速氧离子传导的钙钛矿可以实现诸如固体氧化物燃料电池的技术。快速氧离子传导的一个组成部分是低氧迁移屏障。在这里，我们应用从头算方法超过40钙钛矿产生的数据库的氧迁移势垒范围从0.2到1.6 eV。挖掘数据库显示，具有低势垒的系统也具有低的金属-氧键强度，如通过氧空位形成能和氧p带中心能测量的。这些相关性为新氧离子导体的开发提供了强有力的描述符，并且可以解释一些最好的氧传导钙钛矿在还原条件下的差的稳定性。其他常见的空间，体积或结构的理想性的措施，只有弱相关性的迁移障碍。最低的迁移势垒（<0.5eV）属于具有非过渡金属B位阳离子的钙钛矿，并且可能需要不涉及掺杂剂或低缔合掺杂剂的空位产生策略以获得最佳性能。
2016-09-12 cond-mat.mtrl-sci
Oxygen-vacancy centers in Y3Al5O12 garnet crystals: electron paramagnetic resonance and dielectric spectroscopy study
用电子顺磁共振（EPR）方法研究了氧缺陷Y3 Al 5 O 12（YAG）晶体中氧空位（VO）处的电子F+心。测量温度为5-450 K，频率为9.4-350 GHz，采用连续波和脉冲EPR技术。采用脉冲电子-核双共振方法研究了囚禁电子与周围原子核的超精细相互作用。测量结果表明，在低温（T < 50 K）下，F ~+心的EPR谱具有各向异性，g因子在1.999-1.988之间，并且根据Al（IV）-VO-Al（VI）链的不同方向，F ~+心在石榴石晶格中的三个磁性不等价位置产生EPR谱，其中Al（IV）和Al（VI）分别为四面体和八面体Al位。随着温度的升高，EPR谱变得各向同性，表明由于相邻氧空位之间的电子运动而引起的各向异性的运动平均。随着温度进一步升高到T > 200 K，我们观察到电子离域进入导带，其激活能约为0.4-0.5 eV，这导致EPR谱线显著变窄，同时其形状从高斯型变为洛伦兹型，这是由于在27 Al和89 Y核处费米接触超精细场减小到零。YAG中的F+中心电子的这种温度行为与半导体中的施主电子的行为完全相似。我们的研究结果进一步支持的电导率和介电性能的测量。特别地，这些数据表明传导电子在晶体中不是均匀分布的：存在由导电性差的电介质层分隔的高导电区域。这导致了所谓的麦克斯韦-瓦格纳介电弛豫，在低频下具有巨大的表观介电常数。
2019-01-09 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
Oxygen Vacancy in ZnO-$w$ Phase: Pseudohybrid Hubbard Density Functional Study
在均匀电子气近似下，氧化锌的研究导致锌$3d$壳层与氧$2p$壳层的过度杂化，这是大多数过渡金属硫属化物所显示的问题。这个问题可以通过使用LDA+ $U$（或GGA+ $U$）方法部分地克服。然而，与锌$3d$轨道相反，对于氧$2p$轨道通常排除Hubbard型校正。在这项工作中，我们提供的电子结构计算的ZnO超电池中的氧空位的从头算的角度来看，与两个Hubbard型修正，$U_{\mathrm{Zn}-3d}$和$U_{\mathrm{O}-2p}$。我们的数值模拟的结果清楚地表明，$U_{\mathrm{O}-2p}$帐户有显着的影响，体ZnO的性质，特别是弛豫的晶格常数，有效质量的载流子以及带隙。对于一组验证值的$U_{\mathrm{Zn}-3d}$和$U_{\mathrm{O}-2p}$，我们证明了一个本地化的状态与定位在ZnO超电池的带隙中的氧空位的外观。我们的数值研究结果表明，缺陷态的特点是最高的重叠与导带态的计算中得到的没有Hubbard型校正。我们认为，缺陷态的电子密度主要由最接近空位的Zn原子决定。
2020-05-13 cond-mat.mtrl-sci
Universal enhancement of vacancy diffusion by Mn inducing anomalous Friedel oscillation in concentrated solid-solution alloys
我们提出了一个普遍的法律的元素Mn，这大大提高了空位扩散通过一系列的Ni基浓缩固溶体合金中的反常弗里德尔振荡效应，无论涉及的原子类型的原理证明。反铁磁元素Mn具有独特的半填充3d电子结构，在费米能级附近产生分裂的虚束缚态，空位形成后产生大的局域磁矩。由此产生的电子自旋振荡减少了参与电荷密度振荡的电子数量，破坏了电荷屏蔽，降低了空位和扩散原子之间鞍点处的电势相互作用。这最终通过减少扩散过程中导带电子的能级变化来促进空位扩散。这些发现为原子扩散机制提供了有价值的见解，并为通过独特的元素设计操纵缺陷特性开辟了新的途径，从而能够在广泛的领域中创造高性能合金。
2023-03-27 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Vacancy ordering effects on the conductivity of yttria- and scandia-doped zirconia
采用量子化学从头计算方法，对Y2 O3和Sc2 O3掺杂的氧化锆进行了极化作用势的分子动力学模拟，研究了Y2 O3和Sc2 O3掺杂的氧化锆的导电机制.这些材料的导电性的空位-空位和空位-阳离子相互作用的影响已被表征。虽然后者可以通过使用具有与Zr 4+的半径相匹配的半径的掺杂剂阳离子（如Sc 3+的情况）来避免，但前者是萤石晶格的固有特性，其不能避免，并且被示出为在掺杂剂浓度在8%和13%之间时导致电导率出现最大值。Sc-空位相互作用在Sc 2 O3掺杂的氧化锆的弱点表明，这种材料可能是目前最高的导电性达到氧化锆。
2010-07-19 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Reaction front occurrence on imperfection profiles during oxygen chemical diffusion in oxides. II. Kinetic analysis
从理论上研究了动态变化下氧在氧化物晶体中的扩散对金属掺杂离子状态和导电类型的影响。热平衡下的缓慢变化在第一部分的配套文件中提供。氧空位形成作为一个浅，双电子供体，被认为是由于晶体暴露于低环境氧压力。在氧分压Pi下从n型到p型的临界转变以及在氧分压PM下金属掺杂剂的电离状态下的临界转变通常不是同时的，并且取决于不同的反应常数。排除所有参与物种的双极扩散，它表明，氧空位扩散表现出明确的特征，在特定区域的空位浓度相关的上述临界压力。特别地，氧化学扩散率在Pi和PM之间实际上是恒定的，并且对于压力P << Pi，PM和P >> P，PM急剧增加。在后两个区域的特定条件下，会出现突出的反应前沿。
2018-06-05 cond-mat.mtrl-sci
First-principles identification of defect levels in Er-doped GaN
掺铒GAN在光电子领域的应用已经得到了广泛的研究，但其缺陷物理机制仍然没有得到很好的理解。在这项工作中，我们报告的第一性原理混合密度泛函研究的结构，能量学，和热力学跃迁水平的铒相关的缺陷复合物在GAN。我们首次发现Er $_{\rm Ga}$ -C $_{\rm N}$ - $V_{\rm N}$，一种Er、C杂质和N空位的缺陷复合物，和Er $_{\rm Ga}$ -O $_{\rm N}$ - $V_{\rm N}$，一种Er、O杂质和N空位的复合物，分别在导带以下0.18和0.46 eV处形成缺陷能级.连同Er $_{\rm Ga}$ - $V_{\rm N}$，Er和N空位的缺陷复合物，最近发现其产生0.61 eV的施主能级，这些缺陷复合物为实验中观察到的Er相关缺陷能级提供了解释。这些缺陷的发光Er中心的光激发的作用进行了讨论。
2017-10-26 cond-mat.mtrl-sci
In-depth Investigation of Conduction Mechanism on Defect-induced Proton-conducting Electrolytes BaHfO$_3$
本研究通过第一性原理计算，发现BaHfO$_3$质子迁移势垒低至0.28 eV，A位掺杂可降低氧空位形成能、增加质子浓度，且质子迁移遵循Grotthuss机制，为优化固体氧化物燃料电池电解质提供理论依据。
2025-06-24 cond-mat.mtrl-sci
The humidity sensing properties and mechanism of strontium-hexaferrite ceramics
本文研究了X型（Sr_2Co_2Fe_28O_（46））和Z型（Sr_3Co_2Fe_24O_（41））n型锶铁氧体半导体材料的室温湿敏特性。考虑到氧离子空位、单离子化/全离子化氧离子空位以及化学吸附/物理吸附/凝聚水的形成，论证了水与材料表面的接触和反应。提出了考虑材料-电极界面、内部材料、晶界、吸收水和Warburg响应的阻抗谱模型。解释了电子与质子传导耦合的机理和湿敏机理。
2016-08-10 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Ultra-fast Oxygen Conduction in Sillén Oxychlorides
通过大规模结构筛选发现Sillén氧氯化物LaBi2O4Cl具有超低氧空位迁移势垒和高电导率，实验证实其低温性能优于或可比YSZ、LSGM。
2024-06-11 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
Defect Engineered Hexagonal-Boron Nitride Enables Ionic Conduction for Lithium Metal Batteries
Stanford University（斯坦福大学）；SLAC National Accelerator Laboratory（SLAC国家加速器实验室）；National Institute for Materials Science（国立材料研究所）
针对锂金属负极枝晶与界面不稳定问题，提出通过氩离子辐照对六方氮化硼界面层进行缺陷工程改造，在保持电绝缘的同时提升离子传导，实现无枝晶长循环并大幅缓解多硫化物穿梭效应。
2025-10-30 cond-mat.mtrl-sci
Coherent phonon motions and ordered vacancy compound mediated quantum path interference in Cu-poor CuIn$_{x}$Ga$_{(1-x)}$Se$_2$ (CIGS) with attosecond transient absorption
本文利用阿秒瞬态吸收光谱在贫铜 CIGS 中观测到黄铜矿相与有序空位化合物相的相干声子运动及量子路径干涉，分离了电子与空穴冷却时间，为飞秒尺度光伏量子相干计量开辟可能。
2025-08-18 cond-mat.mtrl-sci
Domain Wall Conductivity in Oxygen Deficient Multiferroic YMnO3 Single Crystals
用导电原子力显微镜和压电响应力显微镜研究了缺氧多铁性YMnO_3单晶中畴壁的输运性质。畴壁在电场中极化后表现出显著增强的电导，这可能是由畴壁处的氧空位有序化引起的。电子传导可以通过肖特基发射和Fowler-Nordheim隧穿机制来理解。研究结果表明，通过对极化场中有序氧空位的调控，可以实现对畴壁电导的能带结构工程调控。
2012-01-05 cond-mat.mtrl-sci
Vacancy-induced Modification of Electronic Band Structure of LiBO$_{2}$ Material as Cathode Surface Coating of Lithium-ion Batteries
University of Missouri（密苏里大学）；University of Missouri Research Reactor (MURR)（密苏里大学研究反应堆中心）；Escuela de Física, Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia（哥伦比亚教育技术大学物理学院）
本研究通过密度泛函理论计算探究晶格空位对四方相和单斜相LiBO₂电子能带结构的影响，发现B空位可增强前者电子绝缘性、提升后者离子传导性，为该储能材料的性能优化提供可行策略。
2025-03-15 cond-mat.mtrl-sci
The cause of extremely long-lasting room-temperature persistent photoconductivity in SrTiO$_3$ and related materials
最近发现钛酸锶（SrTiO $_3$）显示出具有独特特性的持久光电导性：它在室温下发生并且持续很长时间。在室温下用亚带隙光照射SrTiO $_3$晶体将电阻降低三个数量级，并持续数周或更长时间（Tarun ${\it et\: al.}$，Phys.Rev.Lett. ${\bf 111}$，187403（2013））。实验表明，氧空位和氢起着重要的作用，但这种显着的效果负责的微观机制仍然是未知的。使用混合密度泛函理论计算，我们表明，与取代氢H $_{\rm O}^+$在光照下，成为双电离和离开氧网站，可以解释的不稳定性的实验观察。H $_{\rm O}$然后转变为间隙氢和氧空位，导致导带中的过量载流子。这种现象不仅限于SrTiO $_3$，而且预计也会发生在其他氧化物中。有趣的是，这种现象代表了一种优雅的方式来证明氢取代氧位点（H $_{\rm O}$）的存在，形成了一种有趣的，很少观察到的三中心两电子键。
2020-08-20 cond-mat.mtrl-sci
First-principles study of the impact of As doping on the structural and electronic properties of MoS$_2$ monolayer
Echahid Cheick Larbi Tebessi University（埃查希德·谢赫·拉里·特贝西大学）
通过DFT计算研究As掺杂及空位对MoS₂单层电子性质的影响，发现缺陷引入中隙态，As掺杂可调控p/n型行为，在光催化、光伏和FET中有应用潜力。
2026-07-01 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic frustration driven by conduction carrier blocking in Nd$_2$Co$_{0.85}$Si$_{2.88}$
具有三角形晶格的金属间化合物Nd $_2$ Co $_{0.85}$ Si $_{2.88}$可以仅以缺陷晶体结构以单相合成。通过不同的实验技术的调查表明，在系统中存在两个磁性转变。实验和理论证明，高温转变T $_H$ ~ 140 K与巡游Co磁矩之间的铁磁相互作用有关，而低温转变T $_L$ ~ 6.5 K则是由于Nd-4f和Co-3d磁矩之间的耦合，其性质是反铁磁的.详细的研究温度相关的直流磁化率，场依赖等温磁化，非平衡动力学行为，即磁弛豫，老化效应，磁记忆效应，和热容量的温度依赖性，随着密度泛函理论（DFT）计算，表明基态是磁挫自旋玻璃的性质，具有竞争的磁性相互作用的等效能量。DFT结果进一步揭示了3d/5d导电载流子在系统中被阻挡，并作为4f-4f RKKY相互作用的势垒，导致自旋阻挫。晶体中空位缺陷的存在也有利于自旋阻挫。这是一种独特的磁阻挫机制，迄今为止在任何三元R $_2$ TX $_3$（R=稀土，T=过渡元素和X=Si，Ge，In）型化合物中没有强调。由于巡游3d和本地化的4f时刻的竞争字符，该化合物表现出异常的磁场依赖性的磁性。
2023-01-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Defect Dipole Induced Improved Electrocaloric Effect in Modified NBT-6BT Lead-Free Ceramics
Rietveld精修的多晶粉末的1%的Fe和Mn掺杂的（Na0.5Bi0.5）0.94Ba0.06Ti0.98V0.02O3在Ti位证实了一个单一的菱面体（R3 c）相。带隙（Eg）受反相八面体倾斜角和Ti 4 + 2 p3/2和Ti 4 + 2 p1/2态的自旋轨道分裂能的影响。由于Fe/Mn掺杂，Bi损失的减少和Ba结合能的增加与XPS研究揭示的Bi-O和Ba-O键的增强相关，从而进一步与结构研究的平均A-O键长相关。因此，掺杂样品的氧空位（VO）的减少是合理的。频率依赖性（10 Hz-1 MHz）介电测量研究表明，掺杂显著改善了介电常数、弛豫时间（τ0），降低了电导率。导电和弛豫过程由缺陷的短程运动主导。活化能（Ea ~ 1 eV）表明存在双电离的VO。ECE的研究表明，显着增强的熵的变化，和由于掺杂的绝热温度差，与温度的变化是最高的Fe掺杂样品。由于形成缺陷偶极导致氧空位的迁移率降低，证实了介电和ECE性能的这种改善。
2021-10-08 cond-mat.mtrl-sci
Impurity-Ion pair induced high-temperature ferromagnetism in Co-doped ZnO
磁性3d离子掺杂到宽禁带氧化物中显示出室温铁磁性的特征，尽管它们的浓度比传统磁体中的浓度小两个数量级。这些特殊材料的原型是Co掺杂的ZnO，其室温铁磁性的解释仍然难以捉摸。在这里，我们表明，磁性来源于Co2+氧空位对与部分填充的水平接近ZnO导带最小值。这些对之间的磁相互作用是足够长的范围内，在中等浓度下引起渗滤。然而，磁相关集群大到足以显示在室温下的滞后已经形成低于逾渗阈值，并解释目前的实验结果。我们的工作表明，在ZnO：Co的磁性是完全由本征缺陷和相图。这表明了一种通过控制自旋电子学材料的本征缺陷来定制其磁性的方法。
2008-01-31 cond-mat.mtrl-sci
Accurate Description of Ion Migration in Solid-State Ion Conductors from Machine-Learning Molecular Dynamics
本文评估机器学习力场驱动的分子动力学对三类复杂固态离子导体离子迁移机制的预测能力，证明其以较低成本达到接近从头算模拟的精度。
2024-01-20 cond-mat.mtrl-sci
High-Throughput Computational Discovery of Inverted Resistive Switching in Two-Dimensional Materials
Science, Mathematics and Technology (SMT) Cluster, Singapore University of Technology and Design（新加坡科技设计大学）；Institute of Advanced Intelligence and Computing (IAIC), Agency for Science, Technology and Research (A*STAR)（科学技术研究局）；School of Information Science and Technology, Northwest University（西北大学）；School of Physics and Optoelectronics, Xiangtan University（湘潭大学）；Institute of Brain-Inspired Intelligence, National Laboratory of Solid State Microstructures, School of Physics, Collaborative Innovation Center of Advanced Microstructures, Jiangsu Physical Science Research Center, Nanjing University（南京大学）；Quantum Innovation Centre (Q. InC), Agency for Science Technology and Research (A*STAR)（科学技术研究局）；Department of Mechanical Engineering, National University of Singapore（新加坡国立大学）；Department of Materials Science and Engineering, National University of Singapore（新加坡国立大学）；Department of Electrical and Computer Engineering, National University of Singapore（新加坡国立大学）
本研究通过高通量计算框架筛选2900种二维材料，发现17种可实现倒置阻变的原子忆阻器候选材料，拓展了其设计范围，确立互补阻变的设计范式。
2026-09-04 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
Charge migration in Pb(Zr,Ti)O3 ceramics and its relation to ageing, hardening and softening
研究了硬（Fe掺杂）和软（Nb掺杂）菱面体Pb（Zr0.58Ti0.42）1-xMexO 3（PZT; Me= Fe或Nb）陶瓷在宽温度范围（50 ℃至450 ℃）和频率范围（10 mHz至10 kHz）的子开关条件下的介电响应。结果表明，受主和施主掺杂样品的行为有质的差异。硬质材料的复介电常数随着频率的降低而急剧增加。分散的开始是热活化的，活化能约为0.6-0.8 eV，并在这里归因于氧空位跳跃。在软材料中观察到的交流电导率的活化能估计为约1.7 eV，对应于Pb（Zr，Ti）O3的能隙的一半，因此与电子传导一致。分析了硬质材料中离子跳跃电导率与铁电时效/去时效和硬化的关系。在硬和它的情况下，在软样品中的强离子导电性同意以及在硬材料中的老化和在软材料中没有显着的老化的偶极机制。
2009-12-12 cond-mat.mtrl-sci
Effect of arsenic doping on structural and electronic properties of MoSe$_2$ monolayer: an ab initio study
本文通过DFT计算研究MoSe₂单层中Mo空位、As替代掺杂和As间隙掺杂对结构与电子性质的影响，发现As替代掺杂最稳定且体系带隙增大，并揭示不同缺陷诱导p型或n型半导体行为及其在光催化和红外电子学中的应用潜力。
2024-12-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Origin of enhanced visible-light photocatalytic activity of transition metal (Fe, Cr and Co) doped CeO2: Effect of 3d-orbital splitting
过渡金属掺杂氧化铈（CeO 2）纳米材料的可见光催化活性增强已在实验中得到证实，但很少有报道提及这种行为的机制。本文采用第一性原理计算探讨了掺杂过渡金属（Fe、Cr和Co）的CeO 2光催化性能增强的原因。当过渡金属原子取代CeO 2时，由于立方配位场的作用，在带隙中间出现了3d轨道的t2 g和eg能级，且前者高于后者。有趣的是，FeCe（CoCe和CrCe）-Vo-CeO 2的t2 g亚群被分裂成两部分：一部分并入导带，另一部分和eg一起留在带隙中，这是因为邻近过渡金属原子的O空位缺陷破坏了立方配位场的对称性。禁带中的eg和t2 g能级有利于吸收可见光，并因禁带跃迁而提高量子效率，这是提高可见光光催化活性的关键因素之一。带隙变窄也导致光吸收红移和高的光活性。这些发现可以合理化现有的实验结果，并为设计具有高光催化性能的CeO 2基光催化剂提供了一些新的见解。
2016-11-14 cond-mat.mtrl-sci
Order-disorder transition and Na-ion redistribution in NASICON-type Na$_3$FeCr(PO$_4$)$_3$
Indian Institute of Technology Delhi（印度理工学院德里分校）；Raja Ramanna Centre for Advanced Technology（拉贾·兰纳高级技术中心）
研究通过温度依赖的同步辐射X射线衍射分析NASICON型Na₃FeCr(PO₄)₃样品，揭示其从单斜相到菱形相的结构转变，Na离子的再分布主导了相变过程，且实验结果符合S型相分数模型。
2026-04-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Coexistence of Multiple Magnetic Interactions in Oxygen Deficient V2O5 Nanoparticles
本研究针对缺氧V2O5纳米颗粒，结合多种表征与第一性原理计算，揭示其缺陷诱导的磁电子相分离及类自旋玻璃的多磁有序共存机制，阐明了极化子、V4+缺陷与磁相互作用的关联。
2024-09-15 cond-mat.mtrl-sci
Exploring the subsurface atomic structure of the epitaxially grown phase change material Ge$_2$Sb$_2$Te$_5$
采用扫描隧道显微镜（STM）和能谱（STS）结合密度泛函理论（DFT）计算，研究了分子束外延生长的相变材料Ge $_{2}$ Sb $_{2}$ Te $_{5}$亚稳相的表面和亚表面性质。（111）表面被完整的Te层覆盖，然而这允许检测由Ge和Sb原子构成的更无序的次表面层。中心，我们发现，亚稳态Ge $_{2}$ Sb $_{2}$ Te $_{5}$的次表层是显着更有序比预期的。首先，我们表明，空位几乎不存在的次表层内。其次，由价带起始的空间变化跟踪的电势波动明显小于对于原子和空位在次表面层中的随机分布的预期。涨落的强度与带电受主的电势分布相一致，而不受其它类型缺陷的影响。第三，DFT计算预测的部分四面体Ge键合内的无序次表面层，表现出清晰的指纹在局部态密度的峰值接近导带开始。在STS数据中不存在该峰，这意味着不存在四面体Ge，这可能是由于缺少较短四面体Ge键周围的结构弛豫所需的空位。最后，孤立的缺陷配置与低密度的$~10^{-4}$ /nm $^2$的STM和DFT数据的比较，证实了显着改善的顺序驱动的空位层的建立在外延膜。
2017-09-27 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
