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含硅空位纳米金刚石的电子结构与光谱特征

DOI：10.1103/PhysRevB.98.205405 期刊：Physical Review B 出版年份：2018 更新时间：2025-09-10 09:29:36
摘要： 宽带隙掺杂半导体中局域缺陷引入的带隙态会显著影响材料的电子结构和光学特性，从而产生广泛应用。近期研究表明，金刚石中的硅双空位缺陷可用于高分辨率压力探测和量子密码学，使其成为替代更常见的氮空位中心的理想候选者。本文运用群论和第一性原理电子结构方法，研究了硅空位中心相关带隙态的分子起源、零声子线分裂及电子跃迁的尺寸依赖性。同时探讨了局域缺陷对纳米金刚石拉曼振动谱和碳K边X射线吸收谱的影响。该研究系统分析了局域缺陷产生的带隙态对纳米半导体电子与振动结构的影响，为调控其光学特性的潜在机制提供了重要见解。
作者： Alessio Petrone，Ryan A. Beck，Joseph M. Kasper，Xiaosong Li，Yue Huang，Matthew Crane，Peter Pauzauskie
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究含硅空位纳米金刚石的电子结构和光谱特征，以理解其在量子密码学和高分辨率压力传感中的潜在应用。

研究成果

该研究对存在局域缺陷导致的带隙中间态的半导体电子与振动结构进行了重要的从头算分析，从分子层面阐释了掺杂体系的光谱变化。研究揭示了零声子线对表面重构和体系尺寸的敏感性，表明SiV色心可作为机械应力或压力的有效探测手段。

研究不足

该研究的局限性在于拉曼计算的计算成本较高，以及在频率和拉曼强度计算中采用了成本较低的基组，这可能影响结果的准确性。此外，由于表面氢钝化导致的H-C-H弯曲振动掩盖了呈现典型金刚石拉曼峰的光谱区域。

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