論文の概要: Advancing the hBN Defects Database through Photophysical Characterization of Bulk hBN

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.18093v1
• Date: Thu, 24 Jul 2025 05:10:55 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-07-25 15:10:42.945902
• Title: Advancing the hBN Defects Database through Photophysical Characterization of Bulk hBN
• Title（参考訳）: バルクhBNの光物理解析によるhBN欠陥データベースの改善
• Authors: Chanaprom Cholsuk, Sujin Suwanna, Tobias Vogl,
• Abstract要約: 六方晶窒化ホウ素 (hBN) の量子放出体は、幅広い欠陥のために大きな注目を集めている。 hBN欠陥に関するほとんどの理論的研究は単層をシミュレートするが、これはバルク構造を計算するよりも計算的に安価である。 本研究では、hBN欠陥と励起状態光物理特性のデータベースを拡張した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.6827423171182154
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum emitters in hexagonal boron nitride (hBN) have gained significant attention due to a wide range of defects that offer high quantum efficiency and single-photon purity at room temperature. Most theoretical studies on hBN defects simulate monolayers, as this is computationally cheaper than calculating bulk structures. However, most experimental studies are carried out on multilayer to bulk hBN, which creates additional possibilities for discrepancies between theory and experiment. In this work, we present an extended database of hBN defects that includes a comprehensive set of bulk hBN defects along with their excited-state photophysical properties. The database features over 120 neutral defects, systematically evaluated across charge states ranging from -2 to 2 (600 defects in total). For each defect, the most stable charge and spin configurations are identified and used to compute the zero-phonon line, photoluminescence spectrum, absorption spectrum, Huang-Rhys (HR) factor, interactive radiative lifetimes, transition dipole moments, and polarization characteristics. Our analysis reveals that the electron-phonon coupling strength is primarily influenced by the presence of vacancies, which tend to induce stronger lattice distortions and broaden phonon sidebands. Additionally, correlation analysis shows that while most properties are independent, the HR factor strongly correlates with the configuration coordinates. All data are publicly available at https://h-bn.info, along with a new application programming interface (API) to facilitate integration with machine learning workflows. This database is therefore designed to bridge the gap between theory and experiment, aid in the reliable identification of quantum emitters, and support the development of machine-learning-driven approaches in quantum materials research.
• Abstract（参考訳）: 六方晶窒化ホウ素(hBN)の量子放出体は、室温で高い量子効率と単一光子純度をもたらす幅広い欠陥のために注目されている。 hBN欠陥に関するほとんどの理論的研究は単層をシミュレートするが、これはバルク構造を計算するよりも計算的に安価である。 しかし、ほとんどの実験は多層からバルクhBNで行われ、理論と実験の相違が生じる可能性がある。 本研究では,hBN欠陥の包括的集合を含むhBN欠陥のデータベースと,その励起状態光物理特性について述べる。 データベースには120以上の中性欠陥があり、2から2までの充電状態(合計600の欠陥)で体系的に評価されている。 各欠陥について、最も安定な電荷とスピン配置を同定し、ゼロフォノン線、フォトルミネッセンススペクトル、吸収スペクトル、Huang-Rhys(HR)因子、インタラクティブな放射寿命、遷移双極子モーメント、偏光特性を計算する。 解析の結果,電子-フォノン結合強度は,強い格子歪みを誘発し,フォノン側バンドを広げる傾向がある空孔の存在によって大きく影響されていることが明らかとなった。 さらに、相関解析により、ほとんどの性質は独立であるが、HR因子は構成座標と強く相関していることが示された。 すべてのデータはhttps://h-bn.infoで公開されており、機械学習ワークフローとの統合を容易にする新しいアプリケーションプログラミングインターフェース(API)が提供されている。 このデータベースは、理論と実験のギャップを埋め、量子エミッタの信頼性確認を支援し、量子材料研究における機械学習駆動のアプローチの開発を支援するように設計されている。

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