硅中T中心的第一性原理研究
材料科学
2022-04-01 v2 量子物理
摘要
硅中的T中心是一种知名的基于碳的色心，近来被考虑用于量子技术应用。利用第一性原理计算，我们表明其激发态由缺陷束缚激子构成，该激子由一个被电子占据的局域缺陷态与束缚于其上的空穴组成。该局域态具有强碳 \textit{p} 特征，并令人联想到乙基自由基分子中未成对电子的局域化。缺陷束缚激子的辐射寿命经计算为 s 量级，远长于其他量子缺陷（如金刚石中的NV中心），且与实验一致。更长的寿命归因于极小跃迁偶极矩，这是构成缺陷束缚激子的局域态与离域态性质极为不同所致。最后，我们利用第一性原理计算评估了T中心的稳定性。我们发现当保持化学计量比固定时，T中心对抗分解为更简单缺陷是稳定的。然而，我们确认T中心极易发生（脱）氢化，因此需要非常精确的退火条件（温度与气氛）才能高效形成。
引用
@article{arxiv.2202.04149,
title = {First principles study of the T-center in Silicon},
author = {Diana Dhaliah and Yihuang Xiong and Alp Sipahigil and Sinéad M. Griffin and Geoffroy Hautier},
journal= {arXiv preprint arXiv:2202.04149},
year = {2022}
}