半导体材料的变化对量子计算有用
通过计算分析来预测半导体材料的光学性质如何变化，可以加快识别和创造在量子应用中有用的材料的过程。
量子计算洞见
- 通过计算分析，研究人员能够预测不同元素的结果，以确定哪些材料具有最佳潜力。
- 预测技术可用于有效地发现缺陷，是理解半导体中使用的材料的基础，可能对量子计算的未来至关重要。
创造具有理想性能的半导体意味着利用点缺陷——材料中可能缺少原子或杂质的位置。通过操纵材料中的这些位置，通常是通过添加不同的元素(这个过程被称为“掺杂”)，设计师可以得到不同的性能。
“缺陷是不可避免的，即使是在‘纯’材料中，”北卡罗来纳州立大学教员学者、材料科学与工程教授道格·欧文(Doug Irving)说。“我们希望通过掺杂来改变材料的某些特性，从而与这些空间相结合。但是，找出在掺杂中使用哪些元素是费时费力的。如果我们可以使用计算机模型来预测这些结果，那么材料工程师就可以专注于最有潜力的元素。”
在原理证明研究中，Irving和他的团队使用计算分析来预测使用卤素元素氯和氟作为ZnSe掺杂剂的结果。他们选择这些元素是因为卤素掺杂的ZnSe已经被广泛研究，但潜在的缺陷化学还没有很好地建立。
该模型分析了氯和氟在缺陷部位的所有可能组合，并正确预测了掺杂ZnSe的电子和光学性质、电离能和发光等结果。
“通过观察已知材料中缺陷的电子和光学性质，我们能够确定这种方法可以以一种预测的方式使用，”欧文说。“所以我们可以用它来寻找可能有趣的缺陷和相互作用。”
提供:道格欧文，北卡罗莱纳州
就像ZnSe这样的光学材料而言，改变材料吸收或发射光的方式可以让研究人员将其用于可以在更高温度下运行的量子应用，因为某些缺陷对高温不那么敏感。
欧文说:“除了重新审视像ZnSe这样的半导体，以寻求在量子应用中的潜在用途之外，这项工作的更广泛的影响是最令人兴奋的部分。”“这是一个让我们朝着更大目标前进的基础部分:使用预测技术有效地识别缺陷，以及对使用该技术产生的这些材料的基本理解。”
-由CFE媒体和技术副主编摩根·格林编辑，mgreen@cfemedia.com．
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