다이아몬드에서 NV 센터의 제로 포논 선에 대한 스타크 이동 효과의 첫 원리 연구

반도체의 포인트 결함은 스핀-광자 인터페이스 또는 단일 광자 방출기 역할을 할 수 있는 능력 덕분에 양자 정보 과학 응용에 매력적인 후보입니다. 그러나 전자 여기 시의 쌍극자 모멘트 변화와 결함 주변의 외부 전기장 사이의 결합은 스타크 이동으로 알려진 현상으로, 방출된 광자에서 상당한 스펙트럼 확산을 초래할 수 있습니다. 본 연구에서는 첫 원리 계산을 사용하여 포인트 결함의 스타크 이동을 2차까지 계산하는 방법론을 재검토합니다. 이 접근 방식은 슬랩에 있는 결함에 전기장을 적용하고 궤도 점유 상태를 제한하여 얻은 계산된 제로 포논 선(즉, 바닥 상태와 여기 상태 간의 에너지 차이)의 변화를 모니터링하는 것으로 구성됩니다. 본 연구에서는 이 슬랩 접근 방식을 사용하여 다이아몬드에서 음전하를 띤 질소-빈 결합(NV) 센터의 스타크 이동을 연구합니다. 슬랩에서 음전하 결함을 보장하기 위한 두 가지 접근 방식을 논의하고 비교하며, 바닥 상태와 여기 상태 간의 쌍극자 모멘트 변화에 의해 측정된 수렴된 스타크 이동 값을 얻을 수 있음을 보여줍니다. 우리는 반지구 GGA-PBE 기능을 사용하여 스타크 이동 =2.68D를 얻고 HSE 하이브리드 기능을 사용하여 =2.23D를 얻습니다. 이 값들은 실험 결과와 잘 일치합니다. 또한, 현대의 편극 이론이 제한된 DFT에서 스타크 이동을 얻는 데 사용될 수 있다는 것을 보여주며, 이론이 슬랩 계산과 매우 잘 일치함을 입증합니다.