利用密度泛函理论计算表征金刚石中的氧缺陷
材料科学
2016-09-14 v2
摘要
金刚石中的点缺陷作为实现固态量子比特、生物成像剂或超灵敏电/磁场传感器的候选者备受关注。各种人工金刚石合成方法可能会在金刚石中引入氧污染，然而，氧掺入金刚石晶体以及氧相关点缺陷的性质在很大程度上仍是未知的。氧作为量子比特的来源可能具有潜在吸引力，或者它可能与已被确立为固态量子比特的其他点缺陷发生相互作用。在此，我们采用密度泛函理论内的平面波超晶胞计算，以表征各种氧相关缺陷的电子和磁光性质。除了平凡的单间隙和替位氧缺陷外，我们还考虑了它们与空位和氢原子的复合物。我们发现氧缺陷大多具有电活性，并引入了高度相关的轨道，这对密度泛函理论建模构成了挑战。尽管如此，我们仍能在电子顺磁共振谱中识别出替位氧缺陷、氧-空位和氧-空位-氢复合物的指纹。我们证明，第一性原理计算可以预测受 Jahn-Teller 畸变影响的缺陷的电子顺磁共振谱的运动平均。我们表明，高自旋中性氧-空位缺陷在从其光学激发态发生非辐射衰变时速度极快，这可能会阻碍其被用作量子比特。
引用
@article{arxiv.1606.03859,
title = {Characterization of oxygen defects in diamond by means of density functional theory calculations},
author = {Gergő Thiering and Adam Gali},
journal= {arXiv preprint arXiv:1606.03859},
year = {2016}
}