高通量探索 NV 类色心中心在宿主材料中的应用
材料科学
2025-08-14 v2
摘要
半导体中的点缺陷因其局域化能态和可控自旋特性，为推动量子技术的发展提供了广阔平台。以往的研究主要聚焦于钻石、硅碳化物和六方硼石石墨烯等材料中的有限数量的缺陷。我们present了一项高通量研究，系统性地识别和评估跨多样化宿主材料中的点缺陷，以探寻适用于量子应用的先前未探索的缺陷。选取具有理想带隙、晶体结构及无d、f电子的宿主材料。采用Automatic Defect Analysis and Qualification (ADAQ)软件框架在这些材料中生成空位、取代缺陷（含s、p元素）以及内位缺陷，并利用密度泛函理论计算关键属性，包括零光子线（ZPLs）、离子位移、跃迁偶极矩（TDMs）以及形成能。特别关注具有介电各向异性材料的电荷校正方法。我们发现了28个缺陷-宿主组合展现出类似于钻石中氮空位（NV）中心的优势属性，其中SrS、MgS和SrO中beryllium（Be）取代缺陷尤为有前景。这些发现拓展并提升了量子技术可用材料的多样性。
引用
@article{arxiv.2503.23828,
title = {High-Throughput Exploration of NV-like Color Centers Across Host Materials},
author = {Oscar Groppfeldt and Joel Davidsson and Rickard Armiento},
journal= {arXiv preprint arXiv:2503.23828},
year = {2025}
}