論文の概要: \emph{Ab initio} study of (100) diamond surface spins

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2110.07893v2
• Date: Thu, 22 Jun 2023 23:15:15 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-06-26 18:04:47.217303
• Title: \emph{Ab initio} study of (100) diamond surface spins
• Title（参考訳）: 100)ダイヤモンド表面スピンのemph{Ab initio}研究
• Authors: Jyh-Pin Chou, P\'eter Udvarhelyi, Nathalie P. de Leon, and Adam Gali
• Abstract要約: ダイヤモンド表面の未対電子スピンはユビキタスであり、過剰な磁気ノイズを引き起こす可能性がある。 本稿では, (100) ダイヤモンド表面上の$sp3$ダングリング結合に伴う表面スピンの存在と化学的安定性を説明するモデルを提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Unpaired electronic spins at diamond surfaces are ubiquitous and can lead to excess magnetic noise. They have been observed in several studies to date, but their exact chemical nature is still unknown. We propose a simple model to explain the existence and chemical stability of surface spins associated with the $sp^3$ dangling bond on the (100) diamond surface using density functional theory. We find that the (111) facet, which is naturally generated at a step edge of (100) crystalline diamond surface, can sterically protect a spinful defect. Our study reveals a mechanism for annihilation of these surface spins upon annealing, consistent with recent experimental results. We also demonstrate that the Fermi-contact term in the hyperfine coupling is not negligible between the surface spins and the surrounding nuclear spins, and thus \textit{ab initio} simulation can be used to devise a sensing protocol where the surface spins act as reporter spins to sense nuclear spins on the surface.
• Abstract（参考訳）: ダイヤモンド表面の未対電子スピンはユビキタスであり、過剰な磁気ノイズを引き起こす。 これまでいくつかの研究で観察されてきたが、正確な化学的性質は不明である。 密度汎関数理論を用いて, (100) ダイヤモンド表面上の$sp^3$ダングリング結合に関連する表面スピンの存在と化学安定性を説明するための簡単なモデルを提案する。 結晶ダイヤモンド表面(100)のステップエッジで自然に生成される(111)ファセットは、スピン状欠陥を立体的に保護することができる。 本研究では,最近の実験結果と一致した焼鈍時の表面スピン消滅機構を明らかにする。 また、超微細結合におけるフェルミ接触項は、表面スピンと周囲の核スピンの間に無視できないため、表面スピンがレポータースピンとして作用し、表面の核スピンを感知するセンシングプロトコルを考案するために、 \textit{ab initio}シミュレーションを用いることができる。

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