Strain-induced polarization rotation in freestanding ferroelectric oxide membranes
本研究探讨自支撑铁电氧化物薄膜中应变对极化的影响，通过多种表征技术揭示折叠状Pb(Zr,Ti)O3薄膜顶点处极化从面外到面内的旋转，阐明应变与应变梯度的作用，为应变调控铁电特性提供新见解。
2025-04-12 cond-mat.mtrl-sci
Partial decoupling between strain and polarization in mono-oriented Pb(Zr0.2Ti0.8)O3 thin film
用高分辨、变温X射线衍射研究了外延单取向（即c轴垂直于界面）铁电Pb（Zr_（0.2，Ti_（0.8））O_3薄膜的结构演化。获得了完整的晶格参数，它允许估计作为温度的函数的极化的变化，潜在的极化诱导的四方性和弹性之间的差异。计算了失配应变的温度演化，发现与理论温度-失配应变相图符合得很好
2007-05-23 cond-mat.mtrl-sci
The structure of electronic polarization and its strain dependence
$ϕ(\kpp)\sim \kpp$关系称为极化结构。通过密度泛函方法研究了铁电钙钛矿PbTiO $_3$的极化结构，揭示了（1）对电子极化贡献最大的$\kpp$点，（2）带宽的大小，（3）极化色散的微小曲率。我们还研究了面内压缩应变如何改变PbTiO $_3$的极化结构。PbTiO $_3$的偏振色散带宽显示出不寻常的下降，虽然总的偏振增强。作为本研究的另一个成果，我们制定了一个分析计划，以确定是什么决定的偏振结构在任意$\kpp$点通过Wannier函数。我们发现，$ϕ(\kpp)$由两个相互竞争的因素决定：一个是平面{ \it垂直}内相邻Wannier函数之间的重叠，另一个是平面{ \it平行}内的局域长度.面内应变增加前者，而减少后者，引起有趣的非单调效应的偏振结构。最后讨论了另一种铁电体BaTiO $_3$的极化色散，并与PbTiO $_3$的极化色散进行了比较。
2008-08-11 cond-mat.mtrl-sci
Suppressed dependence of polarization on epitaxial strain in highly polar ferroelectrics
本文报道了高极性铁电PbZr_（0.2）Ti_（0.8）O_3（PZT）薄膜中极化与外延应变耦合的实验和计算研究。对弛豫（四方性c/a = 1.05）和高应变（c/a = 1.09）外延膜的性质进行比较表明，尽管PZT或PbTiO_3在薄膜或块体形式（P_r = 82 microC/cm ^2）中的极化率是最高的，但它几乎与外延应变无关。我们将这种行为归因于这些Pb基钙钛矿中A位阳离子对外延应变的抑制敏感性，其中铁电位移已经很大，与极性较小的钙钛矿如BaTiO_3的情况相反。在后一种情况下，A位阳离子（Ba）和赤道氧位移可以导致显着的极化增加。
2007-04-18 cond-mat.mtrl-sci
Controlling the cation distribution and electric polarization with epitaxial strain in Aurivillius-phase Bi$_5$FeTi$_3$O$_{15}$
利用第一性原理电子结构计算方法研究了面内双轴（外延）应变对Aurivillius相化合物Bi $_5$ FeTi $_3$ O $_{15}$阳离子分布和电极化的强度的影响。我们的计算表明，Fe $^{3+}$阳离子的位置偏好可以通过外延应变控制。拉伸应变增强了对Aurivillius相结构的类钙钛矿层内的内部位点的偏好，而压缩应变有利于占据钙钛矿层内的外部位点，即，靠近Bi $_2$层的位置。控制磁性阳离子的分布为控制磁稀体系的磁序提供了可能。此外，电极化的强度的大小是强烈的应变依赖性，在拉伸应变下增加和压缩应变下减少。玻恩有效电荷的分析揭示了强烈的异常电荷，Bi $^{3+}$阳离子和Ti $^{4+}$阳离子。
2016-02-01 cond-mat.mtrl-sci
Study of strain effect on in-plane polarization in epitaxial BiFeO3 thin films using planar electrodes
外延应变是决定钙钛矿型铁电氧化物薄膜物理性能的重要因素。然而，它是非常具有挑战性的直接测量性能，如极化在应变膜使用传统的三明治电容器设备，因为高的泄漏电流。我们采用了一个平面电极装置，沿不同的电场方向的电极之间具有不同的晶体取向，直接测量全应变薄膜的面内极化-电场（P-E）磁滞回线。在高失配应变（例如-4.4%）下，获得纯Tetrogonal类相，并且其偏振矢量被约束在具有显著大的面内分量（~44 μC/cm 2）的（010）平面中。第一性原理计算是并行进行的，并提供了一个很好的协议与实验结果。我们的研究结果铺平了道路，设计基于T型BFO的面内器件，这里提出的策略可以扩展到研究所有其他类似的应变多铁性薄膜。
2012-10-15 cond-mat.mtrl-sci
Construction of 3D-Ferroelectric Polarization Microstructure and Detection of Polarization Invariants under Induced Flexoelectric Strains
Indian Institute of Technology Hyderabad（印度理工学院海德拉巴分校）
本研究开发结合PFM的极化分量分辨成像技术，在BCZT薄膜中引入挠曲电应变检测到高压下的单斜相新极化不变量，为异相多晶体系逆模型开发奠定基础。
2026-08-12 cond-mat.mtrl-sci
Enhancing piezoelectricity through polarization-strain coupling in ferroelectric superlattices
用密度泛函理论研究了BaTiO 3（BTO）/PbTiO 3（PTO）短周期铁电/铁电超晶格。与顺电/铁电超晶格的趋势相反，PTO浓度低于50%时，极化几乎保持恒定。此外，观察到c/a比显著降低至PTO值以下。使用超晶格有效哈密顿量，我们预测的d33压电系数峰值在约75%PTO浓度由于PTO和BTO层中的不同的极化应变耦合的增强。进一步的分析表明，这些趋势是本体性质，其是由BTO层中的极化饱和引起的降低的$P$的结果。
2009-01-09 cond-mat.mtrl-sci
Strain effects on ferroelectric polarization and magnetism in orthorhombic HoMnO3
为了提高AFM-E ortho- \hmo的铁电极化率，采用密度泛函理论和模型哈密顿方法研究了面内应变对铁电极化率和磁位形的影响.我们的研究结果表明，在压缩应变下的净极化大大增强，由于增加的电子贡献的极化，而离子的贡献被发现减少。我们确定的电子晶格耦合，由于Jahn-Teller（JT）的扭曲，其应变的反应是负责所观察到的行为。JT诱导的轨道有序的占据Mn-e $_g^1$电子在交替的$3x^2-r^2/3y^2-r^2$轨道状态在平衡下的变化与$x^2-z^2/y^2-z^2$状态的混合物下的面内压缩应变。因此，在应变下，Mn离子之间的e $_g$电子沿着Z字形自旋链（AFM-E自旋构型的典型）的不对称跳跃增强，解释了极化的大值。我们重现的变化，在一个简并的双交换模型补充电子-声子相互作用的轨道有序模式。在这幅图中，轨道有序变化与e $_g$电子的Berry相的变化有关，这反过来又导致极化的增加，其起源纯粹是电子的。
2011-02-10 cond-mat.mtrl-sci
Tailoring Lattice Strain and Ferroelectric Polarization of Epitaxial BaTiO3 Thin Films on Si(001)
采用脉冲激光沉积法制备了具有大极化的BaTiO_3铁电薄膜。在约300 ℃宽的衬底温度范围内获得高质量的c取向外延膜。沉积温度严重影响生长动力学和热力学平衡，导致在钛酸钡极轴的应变，这可以超过2%的膜厚超过100 nm的高影响。铁电极化与应变成比例，因此沉积温度可以用作定制铁电极化的有效工具。所开发的策略克服了基于衬底选择的传统应变工程方法的主要局限性：它可以应用于包括Si（001）和钙钛矿的特定衬底上的膜，并且它不限于双晶膜。
2018-01-24 cond-mat.mtrl-sci
Offsets and polarization at strained AlN/GaN polar interfaces
最近在AlN/GAN（AlN on GAN）和GAN/AlN（GAN on AlN）极性（0001）界面上观察到的带不连续性的不同值是由界面处的晶格失配引起的应变引起的。我们提出了一个第一性原理计算的价带偏移，界面偶极子，应变诱导的压电场，松弛的几何结构，和形成能。我们的研究结果证实了存在一个大的向前向后的不对称性，这个接口。
1996-12-11 cond-mat.mtrl-sci
Avalanches and rate effects in strain-controlled discrete dislocation plasticity of Al single crystals
采用三维离散位错动力学模拟方法研究了面心立方铝单晶的应变控制塑性形变。在描述了平均应力-应变曲线的速率和尺寸依赖性之后，我们研究了幂律分布的应变爆发和平均雪崩形状，并找到了一个普适的幂律指数$τ\approx 1.0$，它表征了所有施加的应变速率和系统尺寸，同时也表征了事件的大小和持续时间.我们讨论了我们的结果对加载速率的依赖性，并将这些与以前的研究的应变控制的二维系统的离散位错，以及准静态应力控制加载的铝单晶。
2023-01-25 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast decoupling of polarization and strain in ferroelectric BaTiO$_3$
本研究通过激光激发铁电BaTiO$_3$，发现极化与应变在350飞秒内超快解耦，极化由光激发电子主导，为太赫兹光实现可逆极化切换和多铁性光控提供新途径。
2025-03-25 cond-mat.mtrl-sci
Unusual anisotropic response of the charge carrier mobility to uniaxial mechanical strain in Rubrene crystals
本文系统地研究了Rubrene单晶在单轴机械应变下的电荷输运，在平行或垂直于电流方向的拉伸和压缩应变下，在晶体的两个面内输运方向上。陷阱态密度保持不变。场效应迁移率作为分子间输运的基准数据，发现随着压缩应变而增加，反之亦然，其幅度为-1.5 cm 2/Vs/ %应变，与输运方向无关。一个非常显著的结果是当晶体垂直于输运方向应变时迁移率的变化。虽然这种增强可以从改进的波函数重叠定量地解释，但垂直方向上的流动性提高得更多，这与基于后期扩展和通常的泊松比的简单几何考虑相反。这一结果强调了有机分子晶体中应力引起的动力学波函数重叠变化的中心作用。
2016-06-28 cond-mat.mtrl-sci
Strain-driven light polarization switching in deep ultraviolet nitride emitters
残余应变在决定氮化物外延层的结晶质量和改变其能带结构方面起着关键作用;这常常导致几种有趣的物理现象。例如，发现在AlyGa 1-yN（x<y）模板上生长的AlxGa 1-xN层中的压缩应变导致价带在比预期高得多的Al组分处的反交叉。这种情况下，即使在存在大的和负的晶场分裂能量的AlxGa 1-xN层。压缩应变的合理大小可以支持来自AlxGa 1-xN量子阱的垂直光发射（在c平面外），直到x \approx 0.80，这对于设计为在250 nm以下操作的具有横向电极化的强度特性的深紫外发光二极管的开发是期望的。
2011-01-09 cond-mat.mtrl-sci
First principles study of the influence of (110)-oriented strain on the ferroelectric properties of rutile TiO$_2$
利用第一性原理密度泛函理论研究了金红石型TiO $_2$中极性声子模在（110）取向拉伸应变下的软化。我们表明，该系统变得不稳定，对铁电畸变与极化沿（110）的实验可访问的应变值。由此产生的极化，估计从玻恩有效电荷，甚至超过了体极化的钛酸钡$_3$。我们的计算表明沿（110）和（001）方向极化的极性模式的不同应变依赖性，我们讨论了应变工程的极化方向的可能性，以及由此产生的介电和压电响应，在合适的衬底上生长的TiO $_2$薄膜。
2011-06-14 cond-mat.mtrl-sci
Residual Nanoscale Strain in Cesium Lead Bromide Perovskite Reduces Stability and Alters Local Band Gap
使用纳米探针X射线衍射显微镜，我们调查的CsPbBr $_3$薄膜晶体，它们的稳定性，和本地带隙的晶体生长的残余应变之间的关系。我们发现，从结晶冷却所产生的面外压缩应变是有害的X射线照射下的材料稳定性。我们还发现，光致发光的红移作为一个结果的面外压缩应变。带隙对应变的敏感性表明可能的应用，如应力敏感传感器。我们在某些CsPbBr $_3$单晶中观察到的镶嵌性（Mosaicity），即在相邻晶畴中形成小的取向差，表明即使在单晶卤化物钙钛矿中也可能发生晶体质量的显著变化。纳米衍射结果表明，降低局部应变是提高从发光二极管到高能探测器的钙钛矿光电材料和器件稳定性的必要途径。
2018-11-28 cond-mat.mtrl-sci
A New Multiferroic State with Large Electric Polarization in Tensile Strained TbMnO3
通过第一性原理计算，系统地研究了外延应变对多铁性TbMnO 3结构和性能的影响。我们发现，虽然未应变的散装TbMnO3显示非共线的反铁磁自旋顺序，TbMnO3可以在压缩应变下的铁磁，与生长在SrTiO3上的TbMnO3的实验结果一致。通过增加拉伸应变高达5%，我们预测，TbMnO3转变成一个新的多铁性状态，具有大的铁电极化，两个数量级大于在未应变的散装，并具有相对较高的尼尔温度E型反铁磁秩序。我们还发现铁电畴和反铁磁畴是互锁的，因此外加电场可以同时实现铁电畴和反铁磁畴的开关。我们的工作表明，应变工程可以用来提高TbMnO 3的多铁性。
2013-03-09 cond-mat.mtrl-sci
Creation of high mobility two-dimensional electron gases via strain induced polarization at an otherwise nonpolar complex oxide interface
二维电子气（2DEG）在SrTiO 3基异质结构中的发现为纳米电子学提供了新的机遇。在这里，我们创建一个新的类型的氧化物2DEG的外延应变诱导极化在其他非极性钙钛矿型界面的CaZrO 3/SrTiO 3。值得注意的是，这种异质界面是原子级尖锐的，并且在低温下表现出超过60，000 cm 2 V-1 s-1的高电子迁移率。的2DEG载流子密度表现出临界依赖于膜厚度，在良好的协议与极化诱导的2DEG计划。
2015-02-23 cond-mat.mtrl-sci
Characterisation of microstructural creep, strain rate and temperature sensitivity and computational crystal plasticity in Zircaloy-4
采用弯曲蠕变试验、数字图像相关、电子背散射检测和热机械拉伸试验相结合的方法，结合晶体塑性模型，研究了Zr-4合金的晶级应变速率敏感性和温度敏感性。从室温微尺度蠕变中提取晶体速率敏感特性，从热多晶响应中提取温度敏感特性。晶体塑性实验结果表明，由于交叉滑移激活，在缺口尖端附近观察到较大的微尺度蠕变应变，最大可增加50%。微尺度SRS是高度非均匀的，其晶体学敏感性依赖于塑性形变速率和潜在的基于晶粒的位错滑移激活。金字塔<c+a>滑移和总位错堆积是温度敏感织构对屈服和强度硬化的影响。多晶体的真实重构和准确的速率敏感单晶性质是捕获多尺度SRS的关键。
2021-09-11 cond-mat.mtrl-sci
Morphological instability, evolution, and scaling in strained epitaxial films: An amplitude equation analysis of the phase field crystal model
应变外延膜的形态学性质的研究通过一个介观的方法开发，将薄膜的晶体结构和标准的连续理论。膜表面轮廓和性质，如表面能，液-固相容性间隙和界面厚度，被确定为失配应变和膜弹性模量的函数。我们分析了应力驱动的膜表面形态的不稳定性，导致应变岛的形成。我们发现了一个普遍的岛的大小和失配应变之间的比例关系，这表明了一个交叉从著名的连续弹性结果在弱应变的行为由一个“完美的”晶格弛豫条件。交叉发生的应变被证明是一个功能的液-固界面厚度，并观察到拉伸和压缩应变之间的不对称性。膜的不稳定性被发现是伴随着模式耦合的复杂振幅的表面形态的轮廓，与应变膜的结晶性质，但在传统的连续理论缺席的一个因素。
2010-03-12 cond-mat.mtrl-sci
Interplay between polarization, strain and defect-pairs in Fe-doped SrMnO$_{3-δ}$
缺陷化学、应变、结构、磁性和电子自由度构成了过渡金属氧化物功能性质设计的丰富空间。在这里，我们表明，它是可能的工程师的极性和铁电性在非极性钙钛矿氧化物通过极性缺陷对形成的阴离子空位耦合到替代阳离子。我们使用一个自洽的网站依赖DFT+ $U$的方法，占当地的结构和化学变化缺陷创建后，这是至关重要的调和预测与现有的实验数据。我们的研究结果为Fe掺杂的氧缺陷SrMnO $_3$表明，替代Fe和氧空位可以促进极性由于偏心位移的缺陷电荷产生的净电偶极矩，这极化的晶格中的缺陷附近。这些缺陷的形成和由此产生的极化可以通过外延应变来调谐，从而导致增强的极化，也用于低于在未掺杂的SrMnO $_3$中诱导极性相变所需的应变值。对于足够高的缺陷浓度，这些缺陷偶极子以并联方式耦合，从而使得能够在SrMnO $_3$中进行基于缺陷和应变的铁电性工程。
2021-06-25 cond-mat.mtrl-sci
Deformation and adiabatic heating of single crystalline and nanocrystalline Ni micropillars at high strain rates
该研究通过原位微柱压缩实验，探究单晶与纳米晶镍在高应变速率下的变形机制，并利用晶体塑性有限元模拟揭示绝热加热效应，发现纳米晶镍晶界处温升显著。
2025-04-21 cond-mat.mtrl-sci
Reconfigurable Strain Gradient Polarity in Crystalline Oxide Nanomembranes for Controlled Bending of Functional Materials
Stanford Institute for Materials and Energy Sciences, SLAC National Accelerator Laboratory（斯坦福材料能源科学研究所，SLAC国家加速器实验室）；Department of Applied Physics, Stanford University（斯坦福大学应用物理系）；Department of Physics, Stanford University（斯坦福大学物理系）
利用单晶锰矿纳米膜制备可切换双稳态纳米鼓，通过控制应变梯度极性实现0.01%至1%的应变变化，为氧化物膜应用提供机械框架。
2026-06-11 cond-mat.mtrl-sci
Symmetries in TEM imaging of crystals with strain
应变晶体的TEM图像经常表现出对称性，其来源并不总是清楚的。为了理解这些对称性，我们区分了成像过程本身产生的对称性和可能影响图像的夹杂物的对称性。对于成像过程，我们从数学上证明了强度在特定变换下是不变的。这些不变性与应变分布的特定性质的组合可以解释在TEM图像中观察到的对称性。我们使用量子阱和量子点等半导体纳米结构领域的选定示例来展示我们研究TEM图像对称性的方法。
2022-05-24 cond-mat.mtrl-sci
Domain wall fluctuations in ferroelectrics coupled to strain
利用包含极化与应变耦合的Ginzburg-Landau-Devonshire模型，计算了铁电畴壁的涨落谱。由于180度和90度壁的应变分布不同，应变耦合的影响在这两种构造之间不同。声子的有限速度$v_s$延迟了应变对极化涨落的响应，结果依赖于$v_s$。对于$v_s \to \infty$，应变介导瞬时电致伸缩相互作用，这在90度壁的情况下是长程的。对于有限的$v_s$，声学声子阻尼壁激发，产生连续谱函数。作为$v_s\ to 0$，出现带隙模式，其对应于在固定应变势中振荡的极化。
2013-07-30 cond-mat.mtrl-sci
Strain-modulated Valley Polarization and Piezomagnetic Effects in Altermagnetic Cr$_2$S$_2$
本文以 Cr$_2$S$_2$ 为例，揭示外场通过破坏对角镜像对称性 $M_{xy}$ 诱导交变磁性谷极化的机制，发现应变可产生高达 118.39 T 的均匀磁场，并实现压磁与交变磁特性的融合。
2024-10-23 cond-mat.mtrl-sci
Flexoelectric Polarization Enhancement in Paraelectric $\mathrm{BaHfO_3}$ via Strain Gradient Engineering
Paul Scherrer Institute（保罗谢尔研究所）；ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院）；Jožef Stefan Institute（约瑟夫斯蒂芬研究所）
通过应变梯度工程在BaHfO3中实现极化率显著增强，揭示了铁电效应与应变耦合的关系。
2025-11-19 cond-mat.mtrl-sci
Deformation band patterns and dislocation structures in finite strain crystal viscoplasticity
基于位错密度演化的有限应变晶体粘塑性模型，研究了单晶与多晶在强潜在硬化下的变形带图案化现象，并引入应变梯度塑性解决微结构尺寸对网格的依赖性。
2025-06-30 cond-mat.mtrl-sci
Effects of diagonal strains and H-bond geometry in antiferroelectric squaric acid crystals
通过考虑对角晶格应变和氢键的局部几何形状，即键上H位之间的距离$δ$的影响，修正了方酸反铁电晶体相变和物理性质的质子有序模型。该模型较好地描述了方酸的热膨胀、自发应变$\varepsilon_1-\varepsilon_3$和比热。然而，一个一致的描述流体静压力对转变温度的影响是可能的，只有进一步修改的模型。
2020-10-05 cond-mat.mtrl-sci
Ideal barriers to polarization reversal and domain-wall motion in strained ferroelectric thin films
采用第一性原理计算方法研究了c相PbTiO 3（PTO）、PbZrO 3（PZO）和PbZr_{1-x} TixO 3（PZT）中畴反转的理想本征势垒。研究了外延应变对原子结构、铁电响应、相干畴反转势垒、畴壁能量和畴壁平移势垒的影响。结果表明，PTO比PZO具有更大的极化，但畴反转能垒更小。因此，PTO中的理想矫顽场比PZO小两倍以上。Ti-O键长比晶体中的其它键长对应变更敏感。这导致PTO中的极化和畴壁能量比PZO中对应变具有更大的敏感性。研究了PZT的两种有序相：岩盐结构和（100）PTO/PZO超晶格。在这些简单的结构中，我们发现铁电性质不服从Vergard定律，而是可以近似为单个5原子晶胞的平均值。
2008-12-04 cond-mat.mtrl-sci
Theory of local electric polarization and its relation to internal strain: impact on the polarization potential and electronic properties of group-III nitrides
我们提出了一个理论的局部电极化的强度在晶体固体和应用它来研究纤锌矿族III氮化物的情况。我们表明，局部值的电极化的强度，评价在原子的网站，可以在最近邻距离和玻恩有效电荷的总和方面铸造。在该模型中，局部极化与内部应变直接相关，可以用内部应变参数表示。本理论的预测显示出良好的协议与一个正式的Berry相位计算的随机扭曲的测试用例的类CuPt的InGaN合金和InGaN超级电池与随机放置的阳离子。虽然目前的理论水平是适当的高离子化合物，我们表明，一个更复杂的模型是需要较少的离子材料，其中的应变依赖性的玻恩有效电荷必须考虑在内。此外，我们提供了GAN，InN和AlN的从头算参数，包括压电系数和自发极化的混合函数值，我们用它来精确地实现本地理论表达式。为了计算局域极化势，我们还提出了一种点偶极子方法。该方法克服了在原子网格上求解泊松方程获得局部势时所产生的离散化和分辨率的限制。最后，我们进行紧束缚的超晶胞计算，以评估局部极化电位所产生的合金波动对InGaN合金的电子性质的影响。特别是，我们发现，大的向上弯曲的InGaN价带边缘的组合物是强烈的局部极化效应的影响。此外，我们的分析使我们能够提取成分依赖的弯曲参数的能隙和价带和导带边缘。
2013-12-05 cond-mat.mtrl-sci
Strain effects on electronic and optic properties of monolayer C$_2$N holey two-dimensional crystals
最近合成了一种新的二维材料，C $_2$ N多孔2D（C $_2$ N- $h$ 2D）晶体。本文通过第一性原理计算研究了应变对这种新材料性能的影响。我们表明，该材料是相当软的一个小的刚度常数，可以承受大的应变$\geq 12\%$。它仍然是一个直接带隙半导体应变和带隙大小可以在很宽的范围内调整为1 eV。有趣的是，对于双轴应变，在接近8%应变的价带最大值处发生带交叉效应，导致空穴有效质量的急剧增加.强的光吸收可以通过应变调谐来实现，其中吸收系数$\sim10^6$ cm $^{-1}$覆盖宽光谱。我们的研究结果表明，应变工程C $_2$ N- $h$ 2D在电子和光电子器件应用的巨大潜力。
2015-10-04 cond-mat.mtrl-sci
Predictive Crystal Plasticity Modeling of Single Crystal Nickel Based on First-Principles Calculations
为了减少晶体塑性有限元法（CPFEM）对实验拟合数据的依赖，提出了一种基于密度泛函理论（DFT）的第一性原理计算结合预测纯Ni单晶应变硬化行为的方法.通过Peierls-Nabarro方程使用通过基于DFT的方法计算的理想剪切强度和弹性性质来评估流动阻力，其中硬化行为通过在第一性原理计算中对超晶胞施加应变来建模。单独考虑，纯刃位错的弹性相互作用捕获硬化行为的小应变单滑移系统。对于较大的应变，硬化是通过边缘和螺杆流动阻力分量的应变加权线性组合来捕获的。在本框架中未预测组合率，但通过多个加载方向的大应变（~0.4）与实验的一致性表明，通过结合介观物理学的分析模型，可以实现更具有预测性的晶体塑性建模。
2022-01-17 cond-mat.mtrl-sci
Ultra-large tensile strains and martensite destabilization observed in high-temperature Ni57.5Mn22.5Ga20.0 single crystal
研究了高温2 M马氏体相Ni_（57.5）Mn_（22.5）Ga_（20.0）单晶在热循环和机械循环过程中的拉伸应力-应变行为。在高达400 \degree C的仪器温度极限下，观察到由形状记忆和超弹性效应引起的约9%的超大可逆应变。发现了异常大的双向形状记忆效应，其应变量为9%，训练样品的循环过程和热/机械路径的变化揭示了马氏体的失稳（再生）。这种物理效应与众所周知的马氏体稳定化现象相反。一个不稳定的效果解释的晶体缺陷的合金样品的内应力的现象。
2011-01-25 cond-mat.mtrl-sci
Light-induced photomechanical patterning of ferroelectric polarization
Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies, CNRS, Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学国家科学研究中心纳米科学和纳米技术研究中心）；Institute of Physics and Astronomy, University of Potsdam（波茨坦大学物理与天文学研究所）；Université Paris-Saclay, UVSQ, CNRS, GEMaC（巴黎萨克雷大学、凡尔赛大学、法国国家科学研究中心、GEMaC）；Laboratoire Albert Fert, CNRS, Thales, Université Paris-Saclay（阿尔伯特·费恩实验室、法国国家科学研究中心、泰雷兹集团、巴黎萨克雷大学）
本研究通过光敏聚合物图案化方法，在铁电膜中实现可编程的弯曲应变分布，展示出通过应变工程实现极化旋转和反转的机制，为研究应变依赖的铁电结构提供了新途径。
2025-12-08 cond-mat.mtrl-sci
Role of ferroelectric polarization during growth of highly strained ferroelectrics revealed by in-situ x-ray diffraction
钙钛矿氧化物薄膜的应变工程已被证明是增强和诱导铁电行为的非常强大的方法。在铁电薄膜和超晶格中，极化与晶体结构有着错综复杂的联系，但我们在这里表明，它也可以在生长过程中发挥重要作用，影响生长速率，弛豫机制，电性能和畴结构。我们已经详细研究了这种效果，通过专注于非常薄的PbTiO $_{3}$层上生长的BaTiO $_{3}$薄膜的性能，使用组合的X射线衍射，压力显微镜，电特性和快速原位X射线衍射倒易空间图在生长过程中使用同步辐射。使用一个简单的模型，我们表明，在增长的变化是由顶部材料的能量成本驱动，以维持由下层施加在它上面的极化，这些影响可能会发生在其他多层系统中，极化是在生长过程中存在。我们的研究激发了生长过程中极化工程的概念，作为应变工程的一种新的补充方法。
2019-09-26 cond-mat.mtrl-sci
Strong enhancement of direct magnetoelectric effect in strained ferroelectric-ferromagnetic thin-film heterostructures
本文用非线性热力学理论描述了铁电薄膜在铁磁衬底上加磁场时，由于极化变化而产生的直接磁电效应。它示出的ME响应强烈地依赖于膜的初始应变状态。的ME极化系数的异质结构，包括Terfenol-D基板和压缩应变锆钛酸铅（PZT）薄膜，稳定在平面外的极化状态，被发现是可比的散装PZT/Terfenol-D层压复合材料。同时，ME电压系数达到50 V/（cm Oe）的巨大值，这大大超过了所观察到的块状复合材料的最大静态ME系数。这一显着的特点是解释了一个有利的组合相当大的应变敏感性的极化和低的电容率在压缩应变PZT薄膜。该理论还预测，在不同的铁电相之间的应变诱导的转变的ME系数进一步急剧增加。
2009-03-17 cond-mat.mtrl-sci
Geometric treatment of conduction electron scattering by crystal lattice strains and dislocations
本文基于固体形变的微分几何处理，发展了一个非均匀晶格应变对传导电子散射的理论。由此产生的完全协变的薛定谔方程表明，电子可以被描述为在变形晶格的连续极限中的非欧几里德背景空间中运动。与以前的工作不同，该形式主义适用于涉及纯弹性应变以及离散和连续分布的位错的情况-在后两种情况下，它清楚地划分了位错应变场和核心的影响，并分别区分弹性和塑性应变的贡献。电阻率由于应变场的刃位错，然后使用微扰理论和玻尔兹曼输运方程进行评估。由此产生的数值估计铜显示良好的协议与实验值，表明刃位错的电阻率并不完全是由于核心，目前的模型相反。本文还讨论了该方法在约束量子系统中应变效应研究中的可能应用。
2015-01-30 cond-mat.mtrl-sci
Simulation of the Hall-Petch effect in FCC polycrystals by means of strain gradient crystal plasticity and FFT homogenization
晶粒尺寸对各种FCC多晶体（Cu，Al，Ag和Ni）的流动应力的影响进行了分析，通过计算均匀化的一个代表性的体积元素的微观结构，使用FFT方法结合应变梯度晶体塑性模型。利用傅立叶空间中旋度运算得到的Nye张量，计算了不同晶体间塑性形变不相容性所导致的几何必需位错密度。模拟结果与Cu、Al、Ag和Ni多晶体的实验数据（晶粒尺寸> 20 μ m且应变< 5%）吻合良好，并且为Al和Ni中晶界提供的比Cu和Ag更高的强化提供了物理解释。研究表明，FFT与应变梯度晶体塑性相结合，可以用来包括晶界的多晶体的机械行为的影响，使用现实的微观结构的代表性体积元素。
2019-10-04 cond-mat.mtrl-sci
Model for the on-site matrix elements of the tight-binding hamiltonian of a strained crystal: Application to silicon, germanium and their alloys
我们讨论了应变金刚石或锌-金刚石晶体或纳米结构的sp 3d 5s * 紧束缚哈密顿量的现场矩阵元的模型。该模型具有现场，非对角耦合之间的s，p和d轨道，并能够再现任意应变的带能量和有效质量在整个布里渊区的影响。它只引入了几个额外的参数，并且没有任何含糊之处，这些含糊之处可能来自于将宏观应变定义为原子位置的函数。以硅、锗及其合金为例，说明了该模型的应用。特别是，我们做了一个详细的比较紧束缚和从头计算的数据应变硅，锗和SiGe。
2009-02-03 cond-mat.mtrl-sci
Photoinduced strain and polarization switching in barium titanate in the far-infrared spectral range
Radboud University（拉德堡德大学）；Radboud University, Institute for Molecules and Materials（拉德堡德大学分子与材料研究所）
研究远红外激发下钡钛酸盐的应变和极化切换行为，发现其主要由光学吸收主导，而非长声子或介电接近零条件。
2026-03-27 cond-mat.mtrl-sci
Ultrathin epitaxial ferroelectric films grown on compressive substrates: Competition between the surface and strain effects
利用平均场Landau型理论分析了生长在不同立方衬底上的外延铁电薄膜的极化特性，这些薄膜在薄膜平面内产生双轴压应力。通过外推长度的概念考虑了薄膜表面对自发极化的本征影响。该理论同时考虑了厚衬底对薄膜晶格施加的失配应变的影响。数值计算进行了PbTiO 3和BaTiO 3薄膜的表面层的极化减少的假设下。薄膜的平均偏振计算为膜厚，温度和失配应变的函数。结果表明，由于薄膜晶格的面内压缩，外延薄膜中的负本征尺寸效应减小。在室温下，平均极化的强烈降低可能只发生在薄膜（厚度~ 1 nm）。理论预测进行了比较与现有的实验数据上生长的SrRuO 3涂层SrTiO 3的钛酸钡薄膜的极化特性。
2001-11-12 cond-mat.mtrl-sci
Temperature and high strain rate dependence of tensile deformation behavior in single crystal iron from dislocation dynamics simulations
我们进行位错动力学（DD）模拟铁周期单晶拉伸载荷下在几个高应变率和温度。模拟使最近发展的温度依赖的位错迁移率关系从原子计算。在模拟中的塑性演化是由快速的初始位错增殖，其次是饱和的流动应力时，缓慢的塑性载体的亚群变得稳定的位错湮灭。在500 K以上，刃型位错与螺型位错共存，对流变应力的贡献成正比。DD模拟被用来解释冲击加载实验在铁方面的相对重要性，不同的强化机制。我们发现，在$10^4$ -$10^6$的$^{-1}$应变速率制度，加工硬化解释了冲击加载的大块铁晶体的硬化。
2013-11-24 cond-mat.mtrl-sci
Strain-tunable multipiezo effects in Janus monolayer Cr2SSe: Selective reversal of valley polarization and single-spin-channel anomalous valley Hall effect
Jishou University（吉首大学）
研究通过第一性原理计算揭示Janus单层Cr2SSe中应变可调的多铁电效应，展示谷极化反转与单自旋通道异常谷Hall效应，为低功耗谷度自由度操控提供理论基础。
2026-04-01 cond-mat.mtrl-sci
Inversion of the Diffraction Pattern from an Inhomogeneously Strained Crystal using an Iterative Algorithm
通过在迭代相位恢复算法中加入约束条件，得到了高度非均匀应变晶体中的位移场。这些约束包括直接的空间密度均匀性，以及对位移场的不同分量的符号和导数的约束。该算法被应用到一个实验的倒易空间地图测量使用高分辨率X射线衍射从硅线阵列和获得的位移场的分量是非常好的协议与使用有限元模型计算的。
2007-06-12 cond-mat.mtrl-sci
Low-Symmetry Monoclinic Phases and Polarization Rotation Path Mediated By Epitaxial Strain in Multiferroic BiFeO3 Thin Films
在无铅多铁性BiFeO_3薄膜中观察到了由外延应变驱动的准同型相界，并且应变驱动的相变是等对称的Cc-Cc相变。本文提出在（001）LaAlO_3单晶衬底上外延生长的BiFeO_3相为单斜MC。该MC相不同于在低失配衬底上生长的BiFeO 3薄膜中报道的MA型单斜相，例如SrTiO 3。这不仅证实了同步辐射X射线研究，但也通过piezoresponse力显微镜测量。类四边形相位的偏振矢量位于（100）面，而不是先前报道的（110）面。对MC相的形成进行了唯象分析。这样一个低对称性MC相，其链接到MA相和多相共存打开一个途径，在BiFeO 3薄膜的大压电响应和揭示对可能的极化旋转路径和增强的多铁性BiFeO 3薄膜介导的外延应变的完整理解。这一工作也有助于理解在其他铁电系统中发展新的无铅应变驱动准同型相界。
2010-11-26 cond-mat.mtrl-sci
Domain-Wall Mediated Polarization Switching in Ferroelectric AlScN: Strain Relief and Field-Dependent Dynamics
Jilin University（吉林大学）；University of Arkansas（阿肯色大学）；Guangdong Technion – Israel Institute of Technology（广东以色列理工学院）；Technion – Israel Institute of Technology（以色列理工学院）
研究铁电AlScN中极化开关机制，发现域壁通过缓解应变导致场依赖的开关动力学，提出通过域工程调控 coercive field 的策略。
2026-05-15 cond-mat.mtrl-sci
Dynamics of Field Induced Polarization Reversal in Strained Perovskite Ferroelectric Films with c-oriented Polarization
研究了应变钙钛矿薄膜中$c$取向铁电相的场致极化反转。我们表明，在除了传统的纵向开关机制，当c-取向的偏振矢量改变其模量，纵向横向和横向机制时，偏振的垂直分量是动态混合是可能的。后一个过程可以通过直接突变或初始持续极化翻转场景发生。我们具体说明了PbTiO $_{3}$和BaTiO $_{3}$铁电体的情况下得到的结果，并提出了实验方法，为他们的调查。
2014-03-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Crystal Plasticity for Dynamic Loading at High Pressures and Strains
本文提出了一种晶体塑性理论，用于模拟在高压力和高应变率下的动态加载。在体积模量量级的压力下，可以引起压缩o（100%）。在应变速率为o（10^9）/s或更高时，弹性应变可能达到o（10%），这可能会显著改变滑移系相对于应力场的取向。弹性应变而不是应力被用来定义的本地状态，提供了一个更直接的连接与电子结构的预测和一致性的处理压缩在连续动力学中的初始值问题。通过显式滑移系处理塑性流动，每个系统上的流动都是由热激活的随机跳跃引起的，并由解析应力偏置。与简单的Arrhenius率相比，有偏随机跳跃引起塑性应变率作为温度和压力的函数的显着差异，并提供了一个无缝过渡到材料的极限理论强度。该理论的行为进行了研究的物质与近似属性的Ta，证明了高压，高应变率的贡献的重要性。
2008-04-10 cond-mat.mtrl-sci
Strain-released epitaxy of GaN enabled by compliant single-crystalline metal foils
Zhejiang University（浙江大学）；Westlake University（西湖大学）；Zhongke Crystal Materials (Dongguan) Technology Co., Ltd.（中科晶材（东莞）科技有限公司）；Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences（中国科学院半导体研究所）；Westlake Smoky-mountain Technologies（西湖烟山科技有限公司）；Peking University（北京大学）；University of Toronto（多伦多大学）；BOE Technology Group Co., Ltd.（京东方科技集团股份有限公司）
本研究通过顺应性单晶铜箔实现应变释放的氮化镓异质外延，利用弹性变形和局部滑移减少应变，从而获得高质量的氮化镓外延层，进而制备出高效率的发光二极管阵列。
2026-03-27 cond-mat.mtrl-sci
Strain-Induced Hybrid Improper Ferroelectricity in Simple Perovskites from First Principles
我们进行了第一性原理计算的外延应变正交CaTiO $_3$。计算结果表明，在压应变下存在亚稳铁电相，并具有意想不到的面内极化。对称性分析表明，在X点的两个畸变模式结合起来，以诱导极化，导致表征为混合不适当的铁电体。我们的工作证明了简单钙钛矿中不适当铁电性的机制，而不需要通过分层或阳离子有序来降低对称性。
2013-08-25 cond-mat.mtrl-sci
Anion order and spontaneous polarization in LaTiO\textsubscript{2}N oxynitride thin films
钙钛矿型氧氮化物LaTiO \textsubscript{2} N是一种很有前途的可见光光催化分解水的材料。实现这种材料和类似材料的更高效率的障碍之一源于电荷载流子复合，其可以被极性材料中的内置电场抑制。在本研究中，我们利用密度泛函理论研究了外延应变LaTiO \textsubscript{2} N薄膜的自发极化。研究了外延应变对负离子有序度、面外极化、极化反转能垒和相应矫顽场的影响。我们发现，当压应变大于4%时，晶体中稳定的阴离子有序沿面外方向是极性的，并且具有与其它可开关铁电体相当的矫顽场.我们的结果表明，应变LaTiO \textsubscript{2} N确实可以抑制载流子复合并导致光催化活性增强。
2017-09-30 cond-mat.mtrl-sci
Molecular-dynamics simulations of stacking-fault-induced dislocation annihilation in pre-strained ultrathin single-crystalline copper films
我们报告的大规模分子动力学（MD）模拟的结果，在双轴拉伸应变下的预应变单晶纳米尺度厚的面心立方（fcc）铜薄膜的动态变形。我们的研究结果表明，堆垛层错，这是大量存在于面心立方金属，可能会发挥重要的作用，在小体积结构的面心立方金属位错的解离，交叉滑移，并最终湮灭。潜在的机制是通过扩展位错内部和之间的相互作用介导的，这些相互作用导致肖克莱部分位错的湮灭或完全位错的形成。我们的研究结果表明，在小体积结构与超薄膜几何形状，由一个机制以外的位错逃逸到自由表面的位错饥饿，并强调几何形状在确定金属小体积结构的机械响应的重要作用。
2009-01-08 cond-mat.mtrl-sci
