Вышедшие номера
Home » Письма в журнал технической физики » Год 2026, выпуск 5 » Статья стр. 45
<<<>>>
Природа стабильных и метастабильных состояний электронной структуры вакансионных нитей на поверхности карбида кремния
ГЗ Министерства науки и высшего образования Российской Федерации в ИПМаш РАН, Номер учредителя № FFNF-2021-0001, Номер темы: 121112500383-9
Кукушкин С.А. 1, Осипов А.В. 1
1Институт проблем машиноведения РАН, Санкт-Петербург, Россия
Email: andrey.v.osipov@gmail.com
Поступила в редакцию: 20 октября 2025 г.
В окончательной редакции: 14 ноября 2025 г.
Принята к печати: 15 ноября 2025 г.
Выставление онлайн: 13 января 2026 г.
PDF версия
Методом функционала плотности исследована система, содержащая кремниевые вакансии на поверхности карбида кремния 3C-SiC. Показано, что исходное состояние системы с нулевым магнитным моментом является метастабильным. Атом Si на вакансионной нити является сильным центром притяжения электронов, несмотря на их кулоновское отталкивание. Поэтому электрону с ослабленного атома углерода в связи C-C выгодно туннелировать на атом кремния в связи Si-C и тем самым уменьшить ее длину с 1.96 до 1.92 Angstrem. Релаксация упругой энергии связи Si-C обеспечивает уменьшение общей энергии на 0.29 eV. Электрон при туннелировании меняет свой спин на противоположный, удваивая общий магнитный момент. Тем самым в системе реализуется отрицательная корреляционная энергия электронов Хаббарда (negative-U). При наличии внешнего магнитного поля электроны могут туннелировать по любому замкнутому контуру из вакансионных нитей, обеспечивая диамагнетизм данного материала. Ключевые слова: карбид кремния, кремниевые вакансии, отрицательная корреляционная энергия, магнитный момент, negative-U, диамагнетизм.
  1. Y. Zhou, J. Tan, H.B. Hu, S. Hua, C. Jiang, B. Liang, T. Bao, X. Nie, S. Xiao, D. Lu, J. Wang, Q. Song, Appl. Phys. Rev., 12, 031301 (2025). DOI: 10.1063/5.0262377
  2. E. Papanasam, B. Prashanth Kumar, B. Chanthini, E. Manikandan, L. Agarwal, Silicon, 14, 12887 (2022). DOI: 10.1007/s12633-022-01998-9
  3. G. Allan, M. Lannoo, Phys. Rev. B, 29, 1474 (1984). DOI: 10.1103/PhysRevB.26.5279
  4. Н.Т. Баграев, С.А. Кукушкин, А.В. Осипов, В.В. Романов, Л.Е. Клячкин, А.М. Маляренко, В.С. Хромов, ФТП, 55 (2), 103 (2021). DOI: 10.21883/FTP.2021.02.50493.9538 [N.T. Bagraev, S.A. Kukushkin, A.V. Osipov, V.V. Romanov, L.E. Klyachkin, A.M. Malyarenko, V.S. Khromov, Semiconductors, 55 (2), 137 (2021). DOI: 10.1134/S106378262102007X]
  5. С.А. Кукушкин, Н.И. Руль, Е.В. Убыйвовк, А.В. Осипов, В.В. Романов, Н.Т. Баграев, ФТТ, 67 (4), 624 (2025). DOI: 10.61011/FTT.2025.04.60543.55-25 [S.A. Kukushkin, N.I. Rul', E.V. Ubyivovk, A.V. Osipov, V.V. Romanov, N.T. Bagraev, Phys. Solid State, 67 (4), 603 (2025). DOI: 10.61011/PSS.2025.04.61262.55-25]
  6. Н.Т. Баграев, Л.Е. Клячкин, А.М. Маляренко, А.В. Осипов, С.А. Кукушкин, ФТТ, 67 (8), 1432 (2025). DOI: 10.61011/FTT.2025.08.61313.196-25 [N.T. Bagraev, L.E. Klyachkin, A.M. Malyarenko, A.V. Osipov, S.A. Kukushkin, Phys. Solid State, 67 (8), 1376 (2025).]
  7. F. Bruneval, G. Roma, Phys. Rev. B, 83, 144116 (2011). DOI: 10.1103/PhysRevB.83.144116
  8. N. Iwamoto, B.G. Svensson, Semicond. Semimet., 91, 369 (2015). DOI: 10.1016/bs.semsem. 2015.02.001
  9. T. Ohshima, T. Satoh, H. Kraus, G.V. Astakhov, V. Dyakonov, P.G. Baranov, J. Phys. D,  51, 333002 (2018). DOI: 10.1088/1361-6463/aad0ec
  10. S.A. Kukushkin, A.V. Osipov, Appl. Phys., 113, 49091 (2013). DOI: 10.1063/1.4773343
  11. S.A. Kukushkin, A.V. Osipov, Materials, 15, 4653 (2022). DOI: 10.3390/ma15134653
  12. A.S. Grashchenko, S.A. Kukushkin, A.V. Osipov, A.V. Redkov, Catal. Today, 397-399, 375 (2022). DOI: 10.1016/j.cattod.2021.08.012
  13. M.J. Puska, S. Poykko, M. Pesola, R.M. Nieminen, Phys. Rev. B, 58, 1318 (1998). DOI: 10.1103/PhysRevB.58.1318
  14. J.G. Lee, Computational materials science (CRS Press, Boca Raton, 2017)
  15. С.А. Кукушкин, А.В. Осипов, Письма в ЖТФ, 50 (21), 19 (2024). DOI: 10.61011/PJTF.2024.21.58953.20027 [S.A. Kukushkin, A.V. Osipov, Tech. Phys. Lett., 50 (11), 16 (2024). DOI: 10.61011/TPL.2024.11.59658.20027]
  16. Q. Zhu, L. Li, A.R. Oganov, P.B. Allen, Phys. Rev. B, 87, 195317 (2013). DOI: 10.1103/PhysRevB.87.195317
  17. K.C. Pandey, Phys. Rev. Lett., 47, 1913 (1981). DOI: 10.1103/PhysRevLett.47.1913
  18. A.D. Becke, K.E. Edgecombe, J. Phys. Chem., 92, 5397 (1990). DOI: 10.1063/1.458517
  19. Н.Т. Баграев, А.И. Гусаров, В.А. Машков, ЖЭТФ, 95 (4), 1412 (1989). [N.T. Bagraev, A.I. Gusarov, V.A. Mashkov, Sov. Phys. JETP, 68 (4), 816 (1989). DOI: 10.1134/1.2292376]
  20. J. Coutinho, A. Peaker, V. Markevich, J. Phys.: Condens. Matter,  32, 323001(2020). DOI: 10.1088/1361-648X/ab8091

Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.

Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.

Учредители

Издатель

© 2026 Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
Powered by webapplicationthemes.com - High quality HTML Theme