P掺杂硅器件中多电子构型的原子级紧束缚Hartree-Fock计算：波函数重塑
量子物理
2025-03-05 v1 介观与纳米尺度物理
强关联电子
摘要
硅中的供体型量子器件是通用量子计算和模拟量子计算的理想平台。掺杂位点近乎原子级的精度为这些器件的量子特性控制提供了极大的可能性。我们对硅中单个磷原子和选定的磷二聚体中的多电子态进行了原子级计算和详细分析。我们的自洽方法包括利用代表性紧束缚哈密顿量进行电子能量的原子级计算、在不依赖原子轨道集的情况下计算库仑和交换积分，以及求解相应的Hartree-Fock方程。首先，我们通过单磷原子中两个电子的构型相互作用（CI）计算评估了紧束缚Hartree-Fock方法的精度，发现我们的形式化方法能够准确估计电子-电子排斥能，且所需计算盒子和单电子波函数更小。然后，我们计算了磷二聚体中的充电能和结合能，观察其随杂质间距离的变化。我们的计算预测两电子系统具有反铁磁基态，并在所考虑的距离范围内存在弱束缚的三电子态。我们从单电子能量、充电能和波函数重塑的角度对这些结果进行了解释。
引用
@article{arxiv.2503.02843,
title = {Atomistic tight-binding Hartree-Fock calculations of multielectron configurations in P-doped silicon devices: wavefunction reshaping},
author = {Maicol A. Ochoa and Keyi Liu and Piotr Różański and Michał Zieliński and Garnett W. Bryant},
journal= {arXiv preprint arXiv:2503.02843},
year = {2025}
}