Electronic structure of interstitial hydrogen in lutetium oxide from<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mtext>DFT</mml:mtext><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>U</mml:mi></mml:math>calculations and comparison study with<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mrow><mml:mi>μ</mml:mi><mml:mi>SR</mml:mi></mml:mrow></mml:math>spectroscopy
Notice bibliographique
Résumé
The electronic structure of hydrogen impurity in ${\mathrm{Lu}}_{2}{\mathrm{O}}_{3}$ was studied by first-principles calculations and muonium spectroscopy. The computational scheme was based on two methods which are well suited to treat defect calculations in $f$-electron systems: first, a semilocal functional of conventional density-functional theory (DFT) and secondly a $\text{DFT}+U$ approach which accounts for the on-site correlation of the $4f$ electrons via an effective Hubbard-type interaction. Three different types of stable configurations were found for hydrogen depending upon its charge state. In its negatively charged and neutral states, hydrogen favors interstitial configurations residing either at the unoccupied sites of the oxygen sublattice or at the empty cube centers surrounded by the lanthanide ions. In contrast, the positively charged state stabilized only as a bond configuration, where hydrogen binds to oxygen ions. Overall, the results between the two methods agree in the ordering of the formation energies of the different impurity configurations, though within $\text{DFT}+U$ the charge-transition (electrical) levels are found at Fermi-level positions with higher energies. Both methods predict that hydrogen is an amphoteric defect in ${\mathrm{Lu}}_{2}{\mathrm{O}}_{3}$ if the lowest-energy configurations are used to obtain the charge-transition, thermodynamic levels. The calculations of hyperfine constants for the neutral interstitial configurations show a predominantly isotropic hyperfine interaction with two distinct values of 926 MHz and 1061 MHz for the Fermi-contact term originating from the two corresponding interstitial positions of hydrogen in the lattice. These high values are consistent with the muonium spectroscopy measurements which also reveal a strongly isotropic hyperfine signature for the neutral muonium fraction with a magnitude slightly larger (1130 MHz) from the ab initio results (after scaling with the magnetic moments of the respective nuclei).
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,006 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».