論文の概要: Quantum Vibronic Effects on the Excitation Energies of the Nitrogen-Vacancy Center in Diamond

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2401.06745v1
• Date: Fri, 12 Jan 2024 18:30:29 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-01-15 18:32:12.786983
• Title: Quantum Vibronic Effects on the Excitation Energies of the Nitrogen-Vacancy Center in Diamond
• Title（参考訳）: ダイヤモンド中の窒素空孔中心の励起エネルギーに対する量子ビブロニック効果
• Authors: Arpan Kundu and Giulia Galli
• Abstract要約: 固体スピン欠陥の電子的性質に及ぼす量子ビブロニックカップリングの影響を, 量子サーモスタットを用いた分子動力学法と第一原理を用いて検討する。 ダイアモンドのバンドギャップ内における2重縮退する単粒子準位を,0Kでも約180mVを超える大きな動的Jahn-Teller分裂が認められた。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We investigate the impact of quantum vibronic coupling on the electronic properties of solid-state spin defects using stochastic methods and first principles molecular dynamics with a quantum thermostat. Focusing on the negatively charged nitrogen-vacancy center in diamond as an exemplary case, we found a significant dynamic Jahn-Teller splitting of the doubly degenerate single-particle levels within the diamond's band gap, even at 0 K, with a magnitude exceeding 180 meV. This pronounced splitting leads to substantial renormalizations of these levels and subsequently, of the vertical excitation energies of the doubly degenerate singlet and triplet excited states. Our findings underscore the pressing need to incorporate quantum vibronic effects in first-principles calculations, particularly when comparing computed vertical excitation energies with experimental data. Our study also reveals the efficiency of stochastic thermal line sampling for studying phonon renormalizations of solid-state spin defects.
• Abstract（参考訳）: 固体スピン欠陥の電子的性質に及ぼす量子ビブロニックカップリングの影響を,確率的手法と量子サーモスタットを用いた分子動力学の第一原理を用いて検討する。 典型例としてダイヤモンド中の負電荷窒素空孔中心に着目した結果,0Kにおいても,ダイヤモンドのバンドギャップ内における2重縮退する単粒子準位が180mVを超える大きな動的分裂が認められた。 この顕著な分裂は、これらのレベルの相当な再正規化をもたらし、その後、二重縮退した一重項および三重項励起状態の垂直励起エネルギーをもたらす。 本研究は,第一原理計算に量子振動効果を取り入れる必要性,特に計算垂直励振エネルギーと実験データを比較する場合の必要性を浮き彫りにしている。 また, 固体スピン欠陥のフォノン再正規化の研究における確率的熱線サンプリングの効率も明らかにした。

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