Hybrid Monte Carlo Metadynamics (hybridMC-MetaD)
本文提出hybridMC-MetaD算法，将混合蒙特卡罗与良温元动力学结合，实现对不可微集体变量的偏置采样，并通过五个稀有事件案例验证其加速相变和计算自由能势垒的能力。
2025-08-21 cond-mat.mtrl-sci
Simulation of structural phase transitions by metadynamics
我们在这里详细介绍了最近推出的方法模拟晶体中的结构转变。文中给出了新方案在各种晶体上的应用，并强调了新方案相对于以往方案的优点。晶体结构预测问题的新方法的相关性也进行了讨论。
2004-11-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Nucleating a Different Coordination in a Crystal under Pressure: A Study of the B1-B2 Transition in NaCl by Metadynamics
在这里，我们提出了一个NPT元自洽模拟方案的压力诱导的结构相变，使用配位数和体积作为集体变量，并将其应用到重构结构转换$B1$-$B2$在NaCl中。通过研究大小高达64 000个原子的系统，我们达到了超越集体机制的制度，并观察到通过成核和生长进行的转变。我们还揭示了过渡机制的交叉，从Buerger的小系统的Watanabe-Tolédano较大的。该计划可能适用于更广泛的一类压力引起的结构转变，允许研究复杂的成核效应，使模拟更接近现实条件。
2021-10-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Silicon liquid structure and crystal nucleation from ab-initio deep Metadynamics
研究硅的结晶过程是一项具有挑战性的任务，因为经验势不能很好地再现半导体固体和金属液体的性质。另一方面，成核是一个罕见的事件，发生在更长的时间尺度比那些可实现的从头算分子动力学。为了解决这个问题，我们训练了一个深度神经网络势，它基于一组使用经典势的Metadomics模拟生成的数据。我们展示了这是如何有效地收集感兴趣的过程的所有相关数据的方法。为了有效地驱动结晶过程，我们引入了一个新的集体变量的基础上德拜结构因子。我们能够编码的长程序信息在一个局部变量，这是更适合描述的成核动力学。然后使用SCAN交换相关泛函计算参考能量，这能够更好地描述Si相图的成键复杂性。最后，我们恢复了自由能面与DFT精度，我们计算的热力学性质附近的熔点，获得了良好的协议与实验数据。此外，我们还研究了结晶过程的早期阶段，揭示了成核机制的特点。
2019-01-09 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Time-independent free energies from metadynamics via Mean Force Integration
受热力学积分的启发，我们提出了一种通过平均力积分（MFI）计算与时间无关的自由能分布的方法。MFI避免了计算作用在系统c（t）上的偏差的总体平均的需要，并且可以应用于元自适应的不同变体。此外，MFI自然地扩展到聚合从独立的元自洽模拟获得的信息，允许收敛自由能表面，而不需要在一个连续的轨迹中对重复交叉事件进行采样。我们验证MFI对一维和二维的分析潜力，并通过计算布洛芬在其最常见的晶体相的大部分的构象自由能景观。
2019-10-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Coupling of silicon-vacancy centers to a single crystal diamond cavity
研究了硅空位（SiV）中心与单晶金刚石微盘腔的光学耦合。该腔体是由离子注入和电化学剥离，然后由同质外延过生长所产生的单晶金刚石膜。测量了与SiV中心的零声子线（ZPL）光谱重叠并表现出品质因数~2200的回音壁模式。与腔外膜中的SiV中心相比，观察到腔中SiV中心的寿命从1.8 ns减少到1.48 ns。这些结果对于开发金刚石集成光子学网络至关重要。
2011-11-29 cond-mat.mtrl-sci
Molecular dynamics simulations of oxide memristors: crystal field effects
我们提出了分子动力学模拟的记忆电阻器（忆阻器），包括移动离子物种的晶体场效应，如氧空位出现在操作过程中的设备。空位分布示出不同的图案，这取决于晶体场的空间周期与空位-空位相互作用的特征半径的比率。在某些晶场势下，空位分布中存在取向有序和空间空位的特征。晶体场在图案形成后稳定图案，从而导致模拟器件的非易失性切换。
2011-05-23 cond-mat.mtrl-sci
Site-Selective Oxygen Vacancy Formation Derived from the Characteristic Crystal Structures of in Sn-Nb complex Oxides
二价锡氧化物作为一种新型的p型氧化物半导体材料，已经引起了人们的广泛关注，它对于实现未来的氧化物电子器件至关重要。最近，开发了p型Sn 2Nb 2 O 7和SnNb 2 O 6;然而，实际应用需要通过降低缺陷浓度来增强空穴迁移率。在这项工作中，我们研究了可能降低空穴产生效率和空穴迁移率的氧空位的形成与Sn-Nb复合氧化物的晶体结构之间的关系。扩展的X-射线吸收精细结构光谱和Rietveld分析的X-射线衍射显示，在O位键合的锡离子在两个锡的氧化物中的氧空位的优先形成。此外，在p型Sn 2Nb 2 O 7中发现Sn离子周围的大量氧空位，从而表明氧空位对低空穴产生效率的影响。氧空位的形成对晶体结构的依赖性可以从基于键价和和德拜温度评估的Sn-O键强度来阐明。两种Sn-Nb复合氧化物的键强度差异与Sn 2+的空间位阻和电子密度的不对称性有关。这表明材料设计的重要性，重点是Sn离子周围的局部结构，以防止在p型Sn 2+氧化物中形成氧空位。
2020-12-23 cond-mat.mtrl-sci
The structure and properties of vacancies in Si nano-crystals calculated by real-space pseudopotential methods
采用实空间密度泛函理论/赝势方法研究了2nm纳米硅单晶中空位的结构和性质.据观察，空位的电子性质和形成能量直接关系到空位的局部对称性。计算了空位和Frenkel对的形成能。发现这两种缺陷在较小的晶体中具有较低的能量。在2nm纳米晶体中，形成Frenkel对的能量为1.7eV，形成空位的能量不大于2.3eV。空位扩散的能垒是通过轻推弹性带算法检查。
2007-10-10 cond-mat.mtrl-sci
Correlation factor for diffusion in cubic crystals with solute-vacancy interactions of arbitrary range
一个形式主义使用双拉普拉斯傅立叶变换的传输方程产生的返回概率的空位在附近的示踪剂原子中存在的溶质-空位相互作用的任意扩展。研究模型的情况下，它表明，考虑到整个范围的相互作用可能会显着改变的相关因子。后者紧密地依赖于迁移势垒的图案，该图案被选择来描述示踪原子周围的空位跳跃。在文献中很少有对所有障碍进行彻底的从头评估。它表明，通常用于克服这种缺乏信息的近似可能是误导。最近研究的稀释系统的检查表明，前三个相邻壳层内的相互作用决定了具有良好精度的最终值。的建模的主要改进来自于下降的限制性假设，施加一个相等的值的跳跃频率导致的溶质空位对的解离。
2014-05-16 cond-mat.mtrl-sci
Stereochemically Active Lone-pair Leads to Strong Birefringence in the Vacancy Ordered Cs3Sb2Cl9 Perovskite Single Crystals
本文报道了含立体化学活性孤对电子的空位有序Cs3Sb2Cl9钙钛矿单晶，其在550 nm处双折射达0.12±0.01，为全无机卤化物钙钛矿中最高，并揭示了Sb-Cl-Sb键角畸变引入各向异性的机制，展示了其在集成光学器件中的应用潜力。
2023-12-03 cond-mat.mtrl-sci
Atomic and electronic structures of a vacancy in amorphous silicon
局部地，在良好退火的非晶硅中的原子结构看起来类似于晶体硅。我们在这里解决的问题是否点缺陷，特别是空位，在非晶硅也类似于晶体。从密度泛函理论计算大量的几乎无缺陷的配置，放松后，原子已被删除，我们得出的结论是，几乎没有相似之处。该分析是基于形成能，弛豫能，键长，键角，Voronoporous体积，配位，原子电荷和电子间隙状态。所有这些量在非晶硅中跨越一个大的和连续的范围，而原子的去除导致形成一到两个键缺陷和局部原子密度的降低，键合网络的弛豫是非常有效的，并且空位的签名通常不同于晶体中的空位。
2019-12-19 cond-mat.mtrl-sci
Modeling changes in atomic structure around a vacancy with increasing temperature and calculation of temperature dependences of vacancy characteristics in bcc iron
National Research Nuclear University MEPhI（莫斯科国立核能研究大学）；National Research Center "Kurchatov Institute"（库尔恰托夫国家研究中心）
本文提出自然恒温器算法模拟温度对原子间距离的影响，发现含空位系统中前十个配位球半径随温度线性增加，但系数不同于完美晶体热膨胀系数，并计算了bcc铁中空位形成能与弛豫体积的温度依赖性，对精确计算原子扩散系数具有重要意义。
2025-10-18 cond-mat.mtrl-sci
Vacancy-mediated nitrogen diffusion and aggregation via high-fluence electron beam irradiation in HPHT synthesized diamond crystal
National Institute for Materials Science（物质材料研究机构）；University of Tsukuba（筑波大学）；National Institutes for Quantum Science and Technology（量子科学技术研究开发机构）；Tohoku University（东北大学）
通过室温电子束辐照和退火，研究氮掺杂HPHT金刚石中氮空位中心的形成机制，发现高注量下出现H3中心等未知缺陷，且其形成温度低于常规报道，归因于空位介导的氮扩散与聚集。
2026-09-25 cond-mat.mtrl-sci
Optical Spin Initialization of Nitrogen Vacancy Centers in a 28Si-Enriched 6H-SiC Crystal for Quantum Technologies
本研究通过脉冲电子顺磁共振在28Si富集6H-SiC中鉴定三种NV-中心，利用其长弛豫时间和窄吸收线实现光学自旋初始化与量子操控。
2024-07-18 cond-mat.mtrl-sci
Decoration of growth sector boundaries with single nitrogen vacancy centres in as-grown single crystal HPHT synthetic diamond
通过高压高温（HPHT）合成可以生产大尺寸（> 100 mm $^3$）、相对纯净（II型）和低双折射的单晶金刚石。在这项研究中，我们研究了一个HPHT样品的良好的结晶完整性，含有小于1 ppb（十亿分之一碳原子）的硼杂质原子在{001}生长部门和氮杂质原子只有几十ppb。结果表明，{111}和{113}生长扇区之间的边界是由带负电荷的氮空位中心（NV $^-$）装饰：没有装饰观察到在任何其他类型的生长扇区界面。这种装饰可以用来计算相对{111}和{113}生长率。本体（001）扇区包含低于10 $^{11}$ cm $^{-3}$（10 $^{-3}$ ppb）的发光点缺陷浓度（用488和532 nm波长激发）。我们观察到带负电荷的硅空位（SiV $^-$）缺陷的体{111}扇区随着零声子线发射与镍缺陷在884 nm（1.40 eV）。对于NV $^-$或SiV $^-$缺陷均未观察到择优取向，但镍相关缺陷以其三角轴沿<111>扇形生长方向取向。由于NV $^-$缺陷预期在HPHT金刚石生长温度下容易重新取向，因此对于该缺陷预期没有优先取向，但是没有解释{111}扇区中SiV $^-$的优先取向的缺乏。
2020-02-18 cond-mat.mtrl-sci
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
Electrical excitation of silicon-vacancy centers in single crystal diamond
研究了金刚石单晶中带负电荷的硅空位（SiV）中心的电驱动发光。使用离子注入到p-i-n单晶金刚石二极管的本征（i）区域中来产生SiV中心。电致发光和光致发光信号都表现出归因于（SiV）-中心的典型发射。在正向和反向偏置PL测量下，没有观察到来自中性（SiV）0缺陷的信号。电驱动（SiV）发射的实现是有希望的可扩展的纳米光子器件采用单晶金刚石中的色心。
2015-03-16 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Tuneable local order in thermoelectric crystals
虽然结晶固体的特征在于它们的周期性结构，但有些只是平均周期性的，并且在局部尺度上偏离。不同的局部排序可以存在相同的周期性结构，使其差异隐藏到正常的衍射方法。使用X射线散射，我们调查的热电半Heusler，Nb 1-xCoSb，具有高空位浓度，在当地秩序的迹象已被归因于化学计量的差异。我们表明，该组合物实际上总是非常接近x = 1/6，而不管名义上的样品组合物，和合成方法控制的地方秩序。的空位分布示出遵循空位排斥模型，和局部结构弛豫周围的空缺的特点。对局部结构的控制为调节材料性能提供了新的前沿。
2021-03-15 cond-mat.mtrl-sci
Novel Ground-State Crystals with Controlled Vacancy Concentrations: From Kagomé to Honeycomb to Stripes
我们引入了一个单参数的家庭，$0 \leq H \leq 1$，对潜在的功能与一个单一的相对能量最小值，稳定的范围内的空位千疮百孔的晶体作为基态。“五次势”是一种短程的非负对势，在单位距离处具有高度$H$的单个局部极小值，并且在距离$\rt$处立方地消失。我们已经开发了这种潜力，以产生基态的三角形晶格的对称性，同时有利于空位的存在。在使用各种优化和模拟方法进行了详尽的搜索之后，我们相信我们已经确定了所有压力、密度和$0 \leq H \leq 1$的基态。对于低于$3\rt/2$的特定区域，“五次势”的基态包括高密度和低密度三角形晶格、kagomé和蜂窝状晶体以及条纹。我们发现，这些基态是机械稳定的，但很难在计算机模拟中自组装没有缺陷。对于$3\rt/2$以上的特定区域，这些系统具有对应于半径为$\rt$的硬盘的基态相图。对于H=0的特殊情况，可获得宽范围的基态。对这种情况的分析表明，在许多基态中，高密度三角形晶格、低密度三角形晶格和条纹相对于某些密度具有最高的熵。这种潜力的简单性使其成为一个有吸引力的候选人的实验实现与应用开发新的胶体晶体或光子材料。
2010-10-27 cond-mat.mtrl-sci
Single nitrogen vacancy centers in chemical vapor deposited diamond nanocrystals
通过化学气相沉积（CVD）生长了含有单一色心的纳米金刚石晶体。使用组合的原子力和扫描共聚焦荧光显微镜，从单个微晶的荧光与微晶尺寸直接相关。在所采用的条件下，单光学活性氮空位（NV）中心掺入的最佳尺寸为60至70 nm。研究结果突出了NV掺入对晶体尺寸的强烈依赖性，特别是对于尺寸小于50 nm的晶体。
2007-09-25 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Dark defect charge dynamics in bulk chemical-vapor-deposition-grown diamonds probed via nitrogen vacancy centers
虽然化学气相沉积（CVD）是合成金刚石晶体的首选途径之一，但对生长过程中产生的点缺陷的全面了解仍然不完整。在这里，我们利用1b型CVD金刚石中氮空位（NV）中心的电荷和自旋特性来暴露光学和磁性暗点缺陷，尽管与取代氮的丰度相当（如果不大于），但迄今为止几乎未被注意到。间接检测到的光致发光光谱表明，施主态1.6电子伏特以上的价带，但缺陷的微观结构和成分仍然难以捉摸。我们的研究结果可能会证明相关的依赖CVD生长的单晶金刚石的应用程序的增长。
2020-04-14 cond-mat.mtrl-sci
Grain-Growth Stagnation from Vacancy-Diffusion-Limited Disconnection Climb
Institute of Scientific Computing, TU Dresden（德累斯顿工业大学科学计算研究所）；Dresden Center for Computational Materials Science, TU Dresden（德累斯顿大学计算材料科学中心）
本研究通过相场晶体框架揭示空位扩散限制的断开爬行是晶粒生长停滞的根本机制，并展示了其与晶粒尺寸的关系。
2026-01-20 cond-mat.mtrl-sci
An observable for vacancy characterization and diffusion in crystals
为了确定空位在晶体中的位置和表征空位的动力学性质，我们提出用量子探针准粒子的基态密度来表示空位，该量子探针准粒子的哈密顿量与样品中原子产生的势能场有关.在本说明书中，动能项的h^2/2 mu系数是一个可调参数，它控制着势能场相关最小值区域中的密度局部化。基于这种描述，我们推导出一组集体变量，我们用在罕见的事件模拟，以确定一些在二维晶体中的空位扩散路径。我们的模拟结果显示，除了简单的和预期的最近邻跳跃路径，集体迁移机制的空缺。这种机制涉及几个晶格位置，并产生长距离迁移的空位。最后，我们还观察到空位诱导的晶体再取向过程。
2012-11-20 cond-mat.mtrl-sci math-ph math.MP
Sampling the diffusion paths of a neutral vacancy in Silicon with quantum mechanical calculations
我们报道了晶体硅中空位诱导自扩散的第一性原理研究。从一个完全放松的配置与中性空位，我们继续寻找本地的扩散路径。空位的扩散通过跳跃到第一近邻进行，其能垒为0.40 eV，与实验结果一致。竞争机制被确定，如重新取向，和悬挂键的重组Wooten-Winer-Weaire过程。
2004-07-30 cond-mat.mtrl-sci
Theory of the carbon vacancy in $4H$-SiC: crystal field and pseudo Jahn-Teller effects
$4H$ -SiC中的碳空位是一个强有力的少子复合中心，是SiC基器件退化的主要原因。尽管关于缺陷的表征和建模的文献广泛，但许多基本问题仍然存在。其中，我们有不稳定的EPR数据连接到电气测量，伪Jahn-Teller（pJT）效应的物理起源，所观察到的顺磁状态的亚晶格依赖性的推理，和严重的温度依赖性的一些超精细信号，不能占热激活动态平均等效JT扭曲结构之间。在这项工作中，我们解决这些问题，通过半本地和混合密度泛函计算。我们首先列出总共四个空缺结构。反磁态具有明确的低能结构，而顺磁态则显示亚稳态。这种丰富的结构多样性可以追溯到填充的电子状态，这是由晶体场相关的pJT效应。从计算的缺陷旋转和转换机制的最小能量路径，结合计算的形成能和电子水平，我们得到了一个配置坐标图的缺陷。该图为我们提供了一个详细的第一原理图片的缺陷时，受到光学和热激发。计算的受主和施主跃迁分别与Z $_{1/2}$和EH $_{6/7}$陷阱能符合得很好。从计算和测量的$U$值的比较，并与生长的材料中的DLTS峰的相对强度的网站相关的形成能，我们分配Z $_{1}$（EH $_{6}$）和Z $_{2}$（EH $_{7}$）信号的受体（供体）转换的碳空位位于$h$和$k$亚晶格网站，分别。
2017-11-02 cond-mat.mtrl-sci
Automatic numerical evaluation of vacancy-mediated transport for arbitrary crystals: Onsager coefficients in the dilute limit using a Green function approach
从主方程导出了任意晶体结构的稀空位/稀溶质极限中空位介导扩散的一般解。空位晶格格林函数的一般数值方法归结为任意晶体布里渊区上的几个解析函数和光滑函数的数值积分的总和。Dyson方程在存在具有任意但有限的相互作用范围的溶质的情况下求解格林函数，以准确、有效和自动地计算输运系数，包括溶质-空位交换率差异非常大的情况。该方法利用晶体的空间群对称性来降低Dyson方程中矩阵求逆的复杂性。该算法的开源实现是可用的，和数值结果的收敛性的裸空位格林函数的积分误差，和示踪剂的相关因素的各种晶体，包括纤锌矿（六角金刚石）和石榴石。
2017-05-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech math-ph
Theoretical Insights into Non-Arrhenius Behaviors of Thermal Vacancies in Anharmonic Crystals
空位是晶体中普遍存在的点缺陷，但其热响应是难以捉摸的。在这里，我们制定了一个简单的理论模型来阐明在加热过程中的空位演变。通过量子统计力学中的矩递推技术，对振动激发进行了深入的研究。在此基础上，利用Sutton-Chen多体势对Ag、Cu和Ni进行了数值分析。我们的研究结果表明，著名的阿克里乌斯定律是不足以描述的空位的扩散。具体而言，非谐效应导致空位形成的吉布斯能的强非线性。我们的物理图像得到了以前的模拟和实验的支持。
2022-02-04 cond-mat.mtrl-sci
200 keV energy electron irradiation of single crystal diamond: Quantification of vacancy and nitrogen-vacancy production
本文定量研究了200 keV电子辐照单晶金刚石产生的空位深度分布，发现NV中心产生并非氮限制，空位过剩时NV会转化为NV2缺陷。
2025-09-08 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Single crystal diamond membranes containing germanium vacancy color centers
单晶金刚石膜的主机光学活性发射极是高度有吸引力的组件集成量子纳米光子学。在这项工作中，我们展示了自下而上的合成单晶金刚石膜含有锗空位（GeV）的色心。我们采用剥离技术来生成膜，并在氧化锗的存在下进行化学气相沉积，以实现原位掺杂。最后，我们表明，这些膜是适合工程的光子谐振器，如微腔的品质因数为1500。工程单晶金刚石膜含有新兴的色心的鲁棒性和可扩展的方法是一个有前途的途径，实现金刚石集成量子纳米光子电路的芯片上。
2018-04-06 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
Group theoretical analysis of structural instability, vacancy ordering and magnetic transitions in the system troilite (FeS) - pyrrhotite (Fe$_{1-x}$S)
提出了一个描述Fe $_{1-x}$ S体系中空位有序和磁性的群论框架。该框架用于确定与所观察到的硫铁矿（FeS）的磁性结构一致的晶体结构序列，并确定Fe $_{0.875}$ S中低温Besnus转变的晶体学性质。我们的结论是，贝斯努斯过渡是一个磁驱动的过渡，其特征在于由旋转的交流平面的时刻，伴随着小的原子位移，降低对称性，在低温下的三斜。基于我们的相图，我们预测相关的磁驱动相变在低温下在所有的磁黄铁矿的相称的超结构。在此基础上，我们预测了3C和5C磁黄铁矿中的自旋翻转跃迁以及6C磁黄铁矿中的类似于Besnus跃迁的跃迁。此外，我们澄清，3C和4C磁黄铁矿进行亚铁磁矩，而5C和6C是反铁磁性。
2019-01-15 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
Effects of low energy electron irradiation on formation of nitrogen-vacancy centers in single-crystal diamond
在扫描电子显微镜中暴露于低能电子束（2至30 keV）局部诱导NV中心的形成，而无需在已注入氮离子的金刚石中进行热退火。我们发现，非热，电子束诱导的NV-形成的效率比热退火低约四倍。但是与单独的热退火相比，在暴露于低能电子之后的连续热退火步骤（800 C）中的NV中心形成增加了高达1.8倍。这些观察点重建的氮空位复合物诱导的电子激发从低能量电子作为NV-中心形成机制，并确定本地电子激发作为空间控制的室温NV-中心形成的手段。
2012-04-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Staging model of the ordered stacking of vacancy layers and phase separation in the layered NaCoO(x > 0.71) single crystals
用电化学微调单晶重新研究了$_x$ $_2$（x $\gtrsim$ 0.71）的相图。在0.76 $\lesssim$ x $\lesssim$ 0.82和0.83 $\lesssim$ x $\lesssim$ 0.86的窄范围内观察到相分离现象。当x = 0.820表示低于22 K的A型反铁磁（A-AF）有序时，x = 0.833被证实具有低于$\sim$ 8 K的A-AF有序的磁基态，并且只能通过缓慢冷却来达到。此外，x = 0.859时，A-AF转变温度最高，约为29 K。提出了基于多空位层有序堆叠的阶段模型来解释x $\sim$ 0.82-0.86的滞后行为和A-AF相关长度。
2009-07-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Influence of a static magnetic field on the photoluminescence of an ensemble of Nitrogen-Vacancy color centers in a diamond single-crystal
本文研究了金刚石晶体中氮空位色心系综的电子自旋共振。晶格中NV中心的四种可能取向导致对外部静态磁场的大小和取向的不同依赖性。用连续微波激励得到的实验结果与模拟吻合得很好。此外，我们还观察到，当外加磁场时，NV色心的平均辐射寿命也发生了变化。这种变化是由mS = 0和mS = $\pm$ 1之间的混合的NV-中心的自旋状态具有不同的辐射寿命，由于磁耦合。这些结果对于广泛的应用是有意义的，例如具有高密度NV中心系综的基于自旋共振的磁力测量
2009-09-08 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Ultrafast opto-magnetic effects induced by nitrogen-vacancy centers in diamond crystals
使用金刚石晶体中的色心的当前一代量子传感技术主要基于氮空位（NV）中心的量子能级之间的发光的谐振微波频率随温度、电场和磁场而变化的原理。这一原理使我们能够测量，例如，磁场和电场，以及与扫描探针显微镜（SPM）结合的纳米分辨率的局部温度。然而，由于有限的发光寿命，传统的量子传感技术的时间分辨率被限制为微秒。在这里，我们研究了含氮空位NV中心的金刚石晶体中的超快光磁效应，以将量子传感的时间分辨率提高到亚皮秒时间尺度。在飞秒泵浦-探测测量中，来自金刚石NV中心的自旋系综以亚皮秒光学响应的形式诱导逆Cotton-Mouton效应（ICME）。ICME的螺旋度和二次幂依赖性可以被解释为二阶光磁效应，其中NV电子自旋的集合充当ICME的源。这些结果为实现高分辨率时空量子传感技术与SPM技术相结合提供了基本指导。
2022-06-18 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Giant nonlinear optical effects induced by nitrogen-vacancy centers in diamond crystals
利用40 fs飞秒激光脉冲研究了金刚石单晶中氮空位中心对非线性光学效应的影响。近红外飞秒脉冲使我们能够研究纯粹的非线性光学效应，如光学克尔效应（OKE）和双光子吸收（TPA），与独特的光学跃迁的电子结构与NV中心。结果表明，在2.0 $\times$ 10 $^{11}$和1.0 $\times$ 10 $^{12}$ N $^{+}$ /cm $^{2}$的剂量水平下，NV中心的引入增强了两种非线性光学效应.特别是，我们的数据表明，OKE信号强烈增强的重注入IIa型金刚石。我们认为OKE的强烈增强可能源于级联OKE，其中高密度NV中心有效地打破了金刚石表面区域附近的反转对称性。
2019-10-31 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Melting of superheated crystals initiates on vacancies
在大量的理想晶体中，我们发现，当快速迁移的原子挤压或湮灭邻近的空位并产生无序簇时，系统中存储的迁移热超过空位的配位原子形成液相所需的焓增加，即液相从空位成核。此外，体积分析也很好地支持了这一点。该空位分解模型提供了有关熔点、潜热和熔化时体积变化的定量信息，从而阐明了熔化机理。
2010-07-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Alkali Gases in Optical Lattices: A New Type of Quantum Crystals?
探讨了非整数占位光晶格中碱金属气体与量子晶体中碱金属气体的相似性。与空位液体（VL）的类比为最近的晶格相变实验提供了Mott转变的另一种解释。在实验范围内，VL可与T_{c}进行BEC。讨论了超精细杂质能带运动的直接和空位辅助机制。大浓度的空位可以导致系统在空间上分解成纯的超精细组分。在空位凝聚之下，杂质组分类似于3 He-HeII混合物中的3 He。
2003-05-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Single Crystal Growth of Ga2(SexTe1-x)3 Semiconductors and Defect Studies via Positron Annihilation Spectroscopy
用改进的Bridgman法生长了Ga_2（SexTe_（1-x））_3半导体小单晶（x = 0.1，0.2，0.3）。高分辨率粉末X射线衍射证实了锌立方结构，在（111）布拉格线附近观察到额外的卫星峰。这表明，在[111]方向上存在先前在Ga 2 Te 3中观察到的有序空位平面。通过正电子湮没光谱缺陷研究表明，平均正电子寿命为400 ps的散装作为生长的标本。如此大的寿命表明，这些材料中的正电子湮没位点主要是由缺陷。此外，通过符合多普勒展宽测量分析的电子动量表明存在大量的开体积缺陷，可能是空位簇或空隙。
2011-09-06 cond-mat.mtrl-sci
Nanoscale Sensing Using Point Defects in Single-Crystal Diamond: Recent Progress on Nitrogen Vacancy Center-Based Sensors
固体中的单个发光点缺陷，即所谓的色心，是原子大小的量子系统，能够以纳米级的空间分辨率进行传感和成像。在这篇综述中，我们介绍了纳米级传感的基础上个别氮空位（NV）中心的钻石。我们讨论了该领域的两个主要挑战：第一，在单晶金刚石表面以下小于10 nm的高度相干的浅NV中心的创建。第二，尖端状光子纳米结构的制造，使有效的荧光收集，并可用于扫描探针成像的基础上的色心与纳米级的分辨率。
2017-05-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Molecular dynamics simulation for coalescence of vacancies in tungsten crystal
本文通过分子动力学模拟研究钨晶体中两个空位的合并行为，发现高温和空位内氢原子能促进合并，且在特定空位结构下每个空位约含45至54个氢原子时促进作用最强。
2024-07-02 cond-mat.mtrl-sci physics.plasm-ph
Vacancy Effect on the Ground-State Energy of a Bose Gas Trapped by 1D Imperfect Artificial Crystal
Posgrado en Ciencia e Ingeniería de Materiales, UNAM（材料科学与工程研究生项目，墨西哥国立自治大学）；Instituto de Física, Universidad Nacional Autónoma de México（物理研究所，墨西哥国立自治大学）
研究一维不完美人工晶体捕获的玻色气体中，空位对其基态能量等性质的影响。采用平均场近似和“离散归一化梯度流”方法求解方程，观察到基态能量变化、能隙及玻色子分布特点，还能获取化学势。
2026-10-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.quant-gas
Rigorous ESR spectroscopy of $Fe^{3+}$ impurity ion with oxygen vacancy in ferroelectric $SrTiO_3$ crystal at 20 mK
本研究在20 mK下利用ESR波谱探究了铁电$SrTiO_3$中含氧空位的$Fe^{3+}$杂质，发现巨g因子并揭示了其中心对称性变化与铁电相变软模特征及八面体旋转不对称性的关联。
2024-03-24 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Nanoscale sensing based on nitrogen vacancy centersin single crystal diamond and nanodiamonds:achievements and challenges
在仪器、材料和理论描述的共同发展的推动下，固体中量子发射体的传感和成像能力在过去二十年中显著提高。固体中的量子发射体，其性质类似于原子和离子，提供了另一种方法来探测自然和人工纳米系统，具有最小的干扰和最终的空间分辨率。在这些新兴的量子发射体中，金刚石中的氮空位色心是一个突出的例子，因为它在室温下具有固有的性质（高发光、光稳定、生物相容、高相干自旋态）。本文综述了纳米金刚石和单晶金刚石中NV中心在传感和成像方面的最新进展和成就。我们还强调了不同类型钻石的普遍挑战和材料方面，并概述了使用颜色中心作为传感器时要考虑的主要参数。作为一种新型的传感资源，我们突出的NV centersas发光电偶极子和它们的耦合到其他纳米级偶极子，如石墨烯的属性。
2019-09-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Topotactically induced oxygen vacancy order in nickelate single crystals
研究通过 CaH$_2$ 拓扑化学还原制备 Pr$_{0.92}$Ca$_{0.08}$NiO$_{2.75}$ 单晶，并用原子分辨电子显微术揭示类褐针铁矿氧空位有序及应变调制结构。
2023-06-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Stability of vacancy-free crystalline phases of titanium monoxide at high pressure and temperature
长期以来，存在一种范式，即TiO相在环境条件下只有当结构空位可用时才稳定。使用进化算法，我们进行了从头算搜索可能的零温多晶型TiO在宽的压力区间。我们通过准调和近似得到了考虑熵的竞争相的吉布斯自由能，并建立了系统的压力-温度图。我们发现，两个无空位的六方相是最稳定的，在相对较低的温度在很宽的压力范围内。这些阶段之间的过渡发生在28 GPa。只有高于1290 K，在环境压力下的相与空位（B1衍生）变得稳定。特别是，高压六方相显示出具有不寻常的电子特性，在电子光谱中具有明显的伪间隙。DFT-GGA和GW计算的比较表明，多体修正的帐户显着改变费米能附近的电子光谱。
2019-06-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.chem-ph
Non-affine lattice dynamics of defective fcc crystals
缺陷晶体的机械、热和振动性质在许多不同的背景下都很重要，从冶金学和固态物理到最近的软物质和胶体物理。在这里，我们研究了两种不同的模型的无序面心立方晶格，随机删除键和空位，分别在非仿射晶格动力学的框架内。我们发现，这两个系统具有相同的缩放的剪切模量与新定义的反演对称性破缺（ISB）参数，这表明，局部反演对称性破缺周围的非仿射软化的剪切模量的普遍根源。这一发现使我们能够推导出解析关系的非仿射（零频率）的剪切模量作为一个函数的空位浓度与数值模拟非常一致。然而，由于微结构无序度的不同，在空位和键耗尽情况下，局域ISB参数的空间涨落是不同的。空位fcc表现出相对更异质的微观结构无序（由于配位数$Z$的更宽分布），这反映在DOS中玻色子峰频率与平均$\bar{Z}$之间的不同标度关系中。这些差异是不太重要的，在低空位浓度，在那里的空位fcc的数值DOS可以很好地描述理论上的相干势近似，这里提出的键耗尽fcc晶格在3D。
2017-07-24 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Ultra-fast Vacancy Migration: A Novel Approach for Synthesizing Sub-10 nm Crystalline Transition Metal Dichalcogenide Nanocrystals
本文提出利用高温下空位超快迁移的固态方法合成亚10纳米晶态TMDCs纳米晶，并通过原位原子级表征揭示其独特的电子结构及限域条件下的缺陷与相演化规律。
2023-07-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Frustrated vacancy ordering creates novel quantum properties in Kutinaite, $\mathrm{Ag}_{6}\mathrm{Cu}_{14.4}\mathrm{As}_7$
本研究发现矿物Kutinaite（Ag6Cu14.4As7）的Cu亚晶格在~300 K以下存在受挫空位序，从而产生罕见的金属抗磁性等独特量子性质，呼吁重新审视空位在晶体中的作用。
2025-05-30 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The self-organized vacancy order in Pr$_9$Ge$_{16}$
Missouri University of Science and Technology（密苏里科技大学）；Baylor University（贝勒大学）；Oak Ridge National Lab（橡树岭国家实验室）；University of Arizona（亚利桑那大学）；University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学）
研究在Pr-Ge二元相图富Ge侧发现新晶体结构Pr₉Ge₁₆，用高温助熔剂技术生长单晶，展示其磁性能、电学性能，确定磁易轴，发现特定温度下金属行为及载流子情况，还表明磁场对磁有序的抑制作用。
2026-08-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Thermal vacancies in close-packing solids
基于Stillinger的版本的细胞簇理论，我们推导出一个表达式的平衡浓度的热单空位在固体中，它允许一个透明的解释的空位体积和能量/熵的一部分，在相应的吉布斯空位形成能$ΔG_{\rm v}$。对于硬球和Lennard-Jones模型体系的紧密堆积晶体，计算结果与模拟结果吻合很好，通过嵌入原子方法（EAM）应用于金属，揭示了$ΔG_{\rm v}$随温度变化对EAM势细节的强烈敏感性。我们截断的细胞簇系列允许近似的，但直接测量的晶体自由能和空位浓度的胶体模型系统中使用激光镊子。
2013-11-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Robust Dirac lines against Ge vacancy and possible spin-orbit Dirac points in nonsymmorphic HfGe0.92Te
寻找具有狄拉克点的新材料一直是一个令人着迷的研究课题。在这里，我们报告的生长，晶体结构，和能带结构的HfGe 0.92 Te单晶，具有三种不同类型的狄拉克点。HfGe_（0.92）Te晶体属非对称四元晶系，空间群为P_4/nmm（No.129），Ge原子平面为正方形，空位约为8%。尽管在Ge位上存在空位，但使用角分辨光电子能谱观察到由易受自旋轨道耦合（SOC）影响的传统Dirac点组成的Dirac节线，伴随着对SOC和空位的非对称对称性保护的鲁棒Dirac线。特别地，根据我们的实验和计算，暗示了起源于SOC下形成的表面的自旋轨道狄拉克点（SDPs）的存在。准二维（准2D）字符观察和进一步证实的角度分辨磁阻。HfGe_（0.92）Te是探索具有三种不同类型Dirac点的奇异拓扑相或拓扑性质的良好候选者，并且是实现二维SDPs的有希望的候选者。
2022-01-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
In situ observation of phase separation and hierarchical microstructure of KxFe2-ySe2 single crystals
KxFe 2-ySe 2单晶中相分离的性质还没有很好地理解。在这里，与温度相关的SEM图像提供了令人信服的证据，表明相分离对应于成核和生长过程，而不是亚稳分解。超导相是铁空位有序-无序转变后高温相的残留物。利用聚焦离子束扫描电子显微镜（FIB SEM）研究了铁空位有序基体中超导相的三维空间分布。我们的结果清楚地表明，超导相形成一个分级结构。理解这种分层结构的形成不仅可以指导未来大块超导体的合成，而且还可以极大地丰富我们对相分离和固态相变之间相互作用的知识。
2015-02-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
