ダイヤモンドの間質欠陥。それらのEPR定数と振動スペクトルの量子力学的シミュレーション

Interstitial defects in diamond: A quantum mechanical simulation of their EPR constants and vibrational spectra.

• Fabio Colasuonno
• Francesco Silvio Gentile
• William Mackrodt
• Anna Maria Ferrari
• Alexander Platonenko
• Roberto Dovesi

抄録

ダイヤモンドの3つの近傍二重間質欠陥、II、II、IIの局所形状、電子構造、および振動特徴を調べ、以前にSalustroらによって報告された3つの"単純な""Ps_27E8"100"Pe_27E9"間質欠陥、I、Iのものと比較した。CRYSTALコードで実装されているように、スーパーセルスキーム内で、ガウス型基底集合から構築されたB3LYP関数に基づく同様の量子力学的アプローチを用いて、[Phys.Chem.Chem.Phys. 20, 16615 (2018)]。初めて、4つのオープンシェル構造、II, II, I, I, Iのフェルミ接触項と超微細結合テンソルBを評価し、利用可能な実験EPRデータと比較した。その結果、2つの二重間質欠陥については実験との一致は良好であったが、単一間質欠陥については実験との一致は非常に悪く、これは試料の微細構造の原子詳細が不確かなためにEPRスペクトルが誤ったものであると考えられる。3つの二重格子間質欠陥の赤外スペクトルは、それらの特性評価に使用できる少なくとも2つのピークを示した。

The local geometry, electronic structure, and vibrational features of three vicinal double interstitial defects in diamond, II, II, and II, are investigated and compared with those of three "simple" ⟨100⟩ interstitial defects, I, I, and I, previously reported by Salustro et al. [Phys. Chem. Chem. Phys. 20, 16615 (2018)], using a similar quantum mechanical approach based on the B3LYP functional constructed from Gaussian-type basis sets, within a supercell scheme, as implemented in the CRYSTAL code. For the first time, the Fermi contact term and hyperfine coupling tensor B of the four open shell structures, II, II, I, and I, are evaluated and compared with the available experimental EPR data. For the two double interstitial defects, the agreement with experiment is good, whereas that for the single interstitials is found to be very poor, for which a likely reason is the incorrect attribution of the EPR spectra to uncertain atomic details of the micro-structure of the samples. The infrared spectra of the three double interstitial defects exhibit at least two peaks that can be used for their characterization.