通过光子物理表征 bulk hBN 缺陷以拓展 hBN 缺陷数据库
量子物理
2025-12-01 v2 材料科学
计算物理
光学
摘要
六方硼氮材料(hBN)中的量子发射器因其广泛的缺陷集合而受到广泛关注，这些缺陷具有高量子效率和室温下单光子纯度。大多数理论研究针对单层 hBN 进行仿真，因为相较于计算 bulk 结构更具计算效率。然而，大多数实验研究是在多层或 bulk hBN 上进行的，这导致理论与实验之间可能存在额外的差异。本文提出了一个包含 bulk hBN 缺陷及其激发态光子物理性质的扩展数据库。该数据库涵盖超过 120 个中性缺陷，横跨电荷态从 -2 到 +2（共 600 个缺陷）。对于每个缺陷，都确定了最稳定的电荷和自旋配置，并用于计算零光子线、光致发光谱、吸收谱、Huang-Rhys (HR) 因子、相互作用式寿命、跃迁偶极矩以及偏振特性。我们的分析表明，电子-声子耦合强度主要受空位影响，这些空位倾向于引起更强的晶格扭曲并扩大声子侧带。此外，相关性分析显示，虽然大多数性质是独立的，但 HR 因子与配置坐标之间存在强相关性。所有数据均公开于 https://h-bn.info，附带一个新的应用程序编程接口(API)，以便于集成到机器学习工作流程中。该数据库旨在弥合理论与实验之间的差距，帮助可靠地识别量子发射器，并支持量子材料研究中基于机器学习的方法的发展。
引用
@article{arxiv.2507.18093,
title = {Advancing the hBN Defects Database through Photophysical Characterization of Bulk hBN},
author = {Chanaprom Cholsuk and Sujin Suwanna and Tobias Vogl},
journal= {arXiv preprint arXiv:2507.18093},
year = {2025}
}
备注
13 pages, 4 figures