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Monolayer Cubic Boron Nitride Terminated Diamond (111) Surfaces for Quantum Sensing and Electron Emission Applications.
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2020-06-30 , DOI: 10.1021/acsami.0c05268 Wei Shen 1, 2 , Shengnan Shen 1, 3 , Sheng Liu 1 , Hui Li 1, 3 , Zhiyin Gan 4 , Qiaoxuan Zhang 2
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2020-06-30 , DOI: 10.1021/acsami.0c05268 Wei Shen 1, 2 , Shengnan Shen 1, 3 , Sheng Liu 1 , Hui Li 1, 3 , Zhiyin Gan 4 , Qiaoxuan Zhang 2
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Monolayer cubic boron (B) nitride (N) terminated diamond (111) surfaces are proposed and investigated using density functional theory. The carbon (C)–N–B-terminated diamond (111) surface with a monolayer coverage of hydrogen and the C–N–B-terminated diamond (111) surface with a monolayer coverage of fluorine [named C–N–B–F-terminated (111) surface] have positive electron affinities (PEAs) with no inter-band gap states and nearly perfect alignment of nitrogen vacancy (NV). Thus, they could potentially be applied in NV-based quantum sensors. The C–B–N-terminated diamond (111) surface with a monolayer coverage of hydrogen [named C–B–N–H-terminated (111) surface], which has negative EAs (NEAs) and an adsorption energy of −3.51 eV, could potentially be employed in electron emission devices. Specifically, C–N–B–F- and C–B–N–H-terminated diamond (111) surfaces have the largest PEA (4.48 eV) and NEA (−4.00 eV), respectively, of any reported diamond surfaces. We also propose a formalism to construct multiple dipole structures on diamond surfaces to yield extremely large EAs.
中文翻译：
单层立方氮化硼终止的金刚石（111）表面，用于量子传感和电子发射应用。
提出并利用密度泛函理论研究了单层立方氮化硼（B）终止于金刚石（111）的表面。单层覆盖氢的碳（C）–N–B端金刚石（111）表面和单层覆盖氟的C–N–B端金刚石（111）表面[命名为C–N–B–具有F末端（111）的表面]具有正电子亲和力（PEA），没有带间隙态，并且氮空位（NV）几乎完美对准。因此，它们有可能被应用在基于NV的量子传感器中。C–B–N端接的金刚石（111）表面单层覆盖氢（称为C–B–N–H端接的（111）表面），其EA值为负（NEA），吸附能为-3.51 eV，有可能在电子发射设备中使用。特别，C–N–B–F–和C–B–N–H端接的钻石（111）表面在所有报告的钻石表面中分别具有最大的PEA（4.48 eV）和NEA（−4.00 eV）。我们还提出了一种形式主义，即在钻石表面上构造多个偶极结构，以产生非常大的EA。
更新日期：2020-07-22
中文翻译：
单层立方氮化硼终止的金刚石（111）表面，用于量子传感和电子发射应用。
提出并利用密度泛函理论研究了单层立方氮化硼（B）终止于金刚石（111）的表面。单层覆盖氢的碳（C）–N–B端金刚石（111）表面和单层覆盖氟的C–N–B端金刚石（111）表面[命名为C–N–B–具有F末端（111）的表面]具有正电子亲和力（PEA），没有带间隙态，并且氮空位（NV）几乎完美对准。因此，它们有可能被应用在基于NV的量子传感器中。C–B–N端接的金刚石（111）表面单层覆盖氢（称为C–B–N–H端接的（111）表面），其EA值为负（NEA），吸附能为-3.51 eV，有可能在电子发射设备中使用。特别，C–N–B–F–和C–B–N–H端接的钻石（111）表面在所有报告的钻石表面中分别具有最大的PEA（4.48 eV）和NEA（−4.00 eV）。我们还提出了一种形式主义，即在钻石表面上构造多个偶极结构，以产生非常大的EA。
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