极端各向同性应变场下金刚石中性硅空位中心的磁光特性

金刚石中的中性硅空位(SiV0)中心兼具反演对称性与光学发射特性,使其成为对杂散电场具有强健性的量子发射体。通过第一性原理密度泛函理论计算,研究人员量化了其在强压缩至拉伸区间(等效静水压约-80至180 GPa)内对各项同性应变的响应。双重简并的e_g和e_u能级共存引发了结构不稳定性,可通过二次乘积Jahn-Teller模型描述。在各项同性压缩下,零声子线呈现近线性蓝移,同时E_g声子模刚性增强,抑制了电子-振动耦合不稳定性并减弱Jahn-Teller猝灭效应。这使得Ham缩减后的激发态自旋轨道分裂显著增大,暗态-亮态振动能隙拓宽。相反,各项同性拉伸应变会增强振动耦合效应,并在临界应变后诱发对称性破缺,起始阶段存在隧穿介导的动态平均效应。在保持对称性的应变区间内,宇称态始终明确定义,因此单纯各项同性应变不会激活暗态跃迁。电荷跃迁能级分析表明,即使在深度压缩区间该发射体仍保持光稳定性;在接近最高光稳定形变(约100 GPa)时,尽管光学能量增加,但因跃迁偶极矩减小导致辐射寿命延长。这些规律建立了光学与自旋观测量与各项同性应变之间的紧凑校准关系,证实SiV0可作为对称性保护、应变可调的量子发射体,工作区间可延伸至数百万巴等效压力范围。

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提交arXiv: 2026-02-11 09:47

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