准一维TiS3和NbS3纳米线中应变可调自旋缺陷的从头算预测
原子级薄的范德华材料中的缺陷最近被研究作为自旋-光子纠缠源,其对应变调控具有敏感性。与许多二维材料不同,过渡金属三硫属化合物等准一维材料表现出面内各向异性,导致其对压缩和拉伸应变产生轴向依赖性响应。本研究表征了三硫化钛(TiS3)和三硫化铌(NbS3)纳米线中本征空位缺陷的可调自旋和光学特性。通过第一性原理计算,研究人员展示了TiS3和NbS3中硫空位与双空位(分别为VS和VD)在-3%至3%面内应变范围内呈现应变依赖的缺陷几何构型。计算电子结构表明,VS和VD均具有光学亮态的带隙缺陷态,这些态相对于导带和价带的位置随面内应变而变化。进一步计算预测,TiS3中的VS和NbS3中的VD存在基态自旋转变:具体而言,沿纳米线生长方向0.4%的压缩应变会使TiS3中VS缺陷从三重态转变为单重态;而NbS3中沿相同方向2.9%的拉伸应变则诱导VD缺陷形成三重态基态,其零声子线为0.83 eV。该工作表明,TiS3和NbS3纳米线的各向异性几何结构为光学活性自旋缺陷提供了卓越的可调谐性,可用于量子应用领域。

