# Расчёты: центры окраски IV группы–вакансия в алмазе переходят в замещающие дефекты и комплексы XV2

- Опубликовано: 2026-11-05 17:44 UTC
- Раздел: Цифра и вычисления › Квантовые технологии
- Теги: центры окраски группа IV–вакансия, расщеплённая вакансионная конфигурация, межузельный углерод, ионная имплантация в алмаз, расчёты из первых принципов, уровни зарядовых переходов, управление уровнем Ферми, квантовые излучатели в алмазе, центры SnV и GeV
- Адрес: https://realtech.media/ru/news/rt-0443d27d168e5abee1ca1abd_raschyoty_tsentry_okraski/

**В препринте с DFT-расчётами показано: центры XV захватывают межузельный углерод или вторую вакансию, что может объяснять малый выход после имплантации.**

![Calculations show group-IV–vacancy centers in diamond convert to substitutional and XV2 defects](https://sgzwpqqelzmajkcubgkl.supabase.co/storage/v1/object/public/rt-media/2026/11/b89fc7caa4e76e42.jpg)
*Smithsonian Institution, Wikimedia Commons, Public domain*

Авторы опубликовали на arXiv · препринт, ещё не прошедший рецензирование, с расчётами из первых принципов о том, как в алмазе образуются центры окраски «группа IV–вакансия» (XV). Здесь X — Si, Ge, Sn или Pb, а V — углеродная вакансия. Исследовали роль вакансий и собственных межузельных атомов углерода (C_i), которые неизбежно вносит ионная имплантация. [1]

Центры XV рассматривают для квантовых вычислений и квантовой информации из-за их оптических и спиновых свойств. В расщеплённой вакансионной конфигурации примесь находится между двумя соседними углеродными вакансиями, поэтому центр обладает инверсионной симметрией. Отрицательно заряженный центр имеет спин 1/2, большой фактор Дебая — Валлера, сильное излучение в бесфононной линии и короткое радиационное время жизни. [1]

## Образование и конкурирующие реакции

По результатам расчётов, образование XV энергетически выгодно: энергии связи велики, барьеры диффузии низки. Однако XV легко захватывает C_i и превращается в замещающий дефект X_s либо захватывает ещё одну вакансию V и образует комплекс XV_2. [1]

По мнению авторов, эти конкурирующие реакции дестабилизируют расщеплённую конфигурацию. Они могут объяснять малый выход: центры XV появляются в концентрациях заметно ниже ожидаемых по имплантированной дозе. Ранее цитируемые в работе эксперименты показали, что отжиг имплантированного Ge уменьшает долю расщеплённой конфигурации и увеличивает долю замещающей. Для Sn превращение выражено слабее, и значительная часть остаётся в расщеплённой конфигурации. [1]

## Зарядовые условия и метод

Уровни зарядовых переходов показывают, что разноимённо заряженные реагенты в этих реакциях никогда не встречаются. Кулоновское отталкивание блокирует реакцию лишь тогда, когда оба реагента несут заряд одного знака. Для захвата C_i это требует сильно выраженных условий n- или p-типа. Исходя из этого авторы предполагают, что управление уровнем Ферми может подавить превращения дефектов и стабилизировать расщеплённую конфигурацию. [1]

Расчёты выполнены методом теории функционала плотности в VASP в кубической суперъячейке 4×4×4 из 512 атомов с энергией отсечки плоских волн 420 эВ. Энергии образования и связи, электронную структуру и уровни зарядовых переходов получали с функционалом HSE06. Рассчитанная ширина запрещённой зоны — 5,4 эВ при экспериментальной 5,5 эВ. Барьеры миграции находили методом упругой ленты с восходящим образом в PBE. В проверке функционала для одной из реакций с Si барьер в HSE06 составил 4,37 эВ против 4,23 эВ в PBE. [1]

## Источники

1. [arXiv · препринт](https://arxiv.org/abs/2611.06671v1)

---

Источник: RealTech, realtech.media — https://realtech.media/ru/news/rt-0443d27d168e5abee1ca1abd_raschyoty_tsentry_okraski/