通过高通量计算筛选发现并经位点选择性扫描隧道显微镜制备的WS$_2$替代式量子缺陷
材料科学
2024-11-21 v2 量子物理
摘要
二维材料中的点缺陷在量子信息科学中备受关注。然而，可能缺陷的空间极其庞大，使得高性能量子缺陷的识别极具挑战性。在此，我们开展高通量（HT）第一性原理计算筛选，以在WS中寻找有前景的量子缺陷，这些缺陷在带隙中呈现局域化能级，可在可见光或通信波段产生明亮的光学跃迁。我们计算的数据库涵盖通过钨位或硫位替代形成的700余种带电缺陷。我们发现硫替代可实现最有前景的量子缺陷。我们通过计算确定中性钴替代硫（Co）极具潜力，并利用扫描隧道显微镜（STM）制备了该缺陷。STM测得的Co电子结构与第一性原理相符，并展示出一种有吸引力的新型量子缺陷。我们的工作表明，HT计算筛选与新型缺陷合成路径可相结合以设计新的量子缺陷。
引用
@article{arxiv.2309.08032,
title = {A substitutional quantum defect in WS$_2$ discovered by high-throughput computational screening and fabricated by site-selective STM manipulation},
author = {John C. Thomas and Wei Chen and Yihuang Xiong and Bradford A. Barker and Junze Zhou and Weiru Chen and Antonio Rossi and Nolan Kelly and Zhuohang Yu and Da Zhou and Shalini Kumari and Edward S. Barnard and Joshua A. Robinson and Mauricio Terrones and Adam Schwartzberg and D. Frank Ogletree and Eli Rotenberg and Marcus M. Noack and Sinéad Griffin and Archana Raja and David A. Strubbe and Gian-Marco Rignanese and Alexander Weber-Bargioni and Geoffroy Hautier},
journal= {arXiv preprint arXiv:2309.08032},
year = {2024}
}