論文の概要: A substitutional quantum defect in WS$_2$ discovered by high-throughput computational screening and fabricated by site-selective STM manipulation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2309.08032v1
• Date: Thu, 14 Sep 2023 21:14:43 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-09-18 16:46:50.631773
• Title: A substitutional quantum defect in WS$_2$ discovered by high-throughput computational screening and fabricated by site-selective STM manipulation
• Title（参考訳）: サイト選択STM操作により作製された高スループットコンピュータスクリーニングにより発見されたWS$_2$の置換量子欠陥
• Authors: John C. Thomas, Wei Chen, Yihuang Xiong, Bradford A. Barker, Junze Zhou, Weiru Chen, Antonio Rossi, Nolan Kelly, Zhuohang Yu, Da Zhou, Shalini Kumari, Edward S. Barnard, Joshua A. Robinson, Mauricio Terrones, Adam Schwartzberg, D. Frank Ogletree, Eli Rotenberg, Marcus M. Noack, Sin\'ead Griffin, Archana Raja, David A. Strubbe, Gian-Marco Rignanese, Alexander Weber-Bargioni, Geoffroy Hautier
• Abstract要約: バンドギャップの局所化レベルを示すWS$$内の有望な量子欠陥を探索する。 硫黄置換は、最も有望な量子欠陥を可能にすることがわかった。 我々の研究は、新しい量子欠陥を設計するために、HT計算スクリーニングと新しい欠陥経路を組み合わせる方法を示している。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 28.53562111947899
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Point defects in two-dimensional materials are of key interest for quantum information science. However, the space of possible defects is immense, making the identification of high-performance quantum defects extremely challenging. Here, we perform high-throughput (HT) first-principles computational screening to search for promising quantum defects within WS$_2$, which present localized levels in the band gap that can lead to bright optical transitions in the visible or telecom regime. Our computed database spans more than 700 charged defects formed through substitution on the tungsten or sulfur site. We found that sulfur substitutions enable the most promising quantum defects. We computationally identify the neutral cobalt substitution to sulfur (Co$_{\rm S}^{0}$) as very promising and fabricate it with scanning tunneling microscopy (STM). The Co$_{\rm S}^{0}$ electronic structure measured by STM agrees with first principles and showcases an attractive new quantum defect. Our work shows how HT computational screening and novel defect synthesis routes can be combined to design new quantum defects.
• Abstract（参考訳）: 二次元材料の点欠陥は量子情報科学の重要な関心事である。 しかし、可能な欠陥の空間は膨大であり、高性能な量子欠陥の同定は非常に困難である。 ここでは、高スループット(HT)第一原理計算スクリーニングを行い、WS$_2$内の有望な量子欠陥を探索する。 計算したデータベースは,タングステンまたは硫黄部位の置換により生成した700以上の荷電欠陥にまたがる。 硫黄置換は最も有望な量子欠陥を可能にすることがわかった。 硫黄への中性コバルト置換(co$_{\rm s}^{0}$)を非常に有望であると計算的に同定し,走査型トンネル顕微鏡(stm)で作製した。 STMによって測定されたCo$_{\rm S}^{0}$電子構造は第一原理に同意し、魅力的な新しい量子欠陥を示す。 本研究は,新しい量子欠陥の設計にht計算スクリーニングと新しい欠陥合成経路を組み合わせる方法を示す。

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