明亮氧空位衍生的自旋单态金刚石色心与亚稳态自旋三重态:OV²⁺与VOV²⁺

实验研究表明,ST1金刚石色心由替代性氧原子(OC)与碳空位(VC)构成,具有自旋单线态基态及亚稳态电子自旋辅助态——三线态。ST1的结构谜题悬而未决逾十年。通过嵌入式多组态量子力学理论,该团队研究了OC-VC衍生的金刚石缺陷,特别考察了0电荷与+2电荷耦合的OCVC缺陷,以及沿[110]晶轴被VC包围的OC缺陷(VCOCVC)。研究发现OCV2+C(C3v对称性)与VCOCV2+C(C2v对称性)均具有自旋单线态基态(11A1)和亚稳态三线态。该工作证实ST1即为VCOCV2+C缺陷。计算显示VCOCV2+C的第一(11B2)和第二(21A1)自旋单线态激发态垂直激发能与ST1实验观测的零声子线(2.2-2.3 eV)高度吻合,而OCV2+C(1E)的吸收能级显著更高(2.8 eV)。两个氧孤电子对促使VCOCVC结构比OCVC更稳定,这与单个氮孤电子对促进NCVC色心形成的机制相似。

作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2026-03-20 15:54
访客五签:

量科快讯