Direct Measurement of Piezoelectric Response around Ferroelectric Domain Walls in Crystals with Engineered Domain Configuration
本文首次研究了具有工程畴结构的极化铁电晶体在纳米尺度上的压电响应。压电响应力显微镜的tetrahydroxide 0.63PMN-0.37PT弛豫基铁电晶体揭示，d33压电系数显着降低约1 μ m的距离内从不带电的工程畴壁。这一发现对于理解弛豫基晶体中巨大压电响应的机制和设计新的压电材料是必不可少的。
2008-12-31 cond-mat.mtrl-sci
Unconventional Ferroelectric Switching via Local Domain Wall Motion in Multiferroic $ε$-Fe2O3 Films
铁电和多铁性薄膜中确定性的极化反转对于它们在纳米电子器件中的开发至关重要。虽然铁电性已经研究了近一个世纪，但在许多材料的文献中，矫顽场和饱和极化的报道值存在重大差异。这就提出了关于极化反转背后的原子尺度机制的问题。本文报道了室温下铁磁性和铁电性相结合的材料$ε$ -Fe_2 O_3薄膜的非常规铁电开关。高分辨率原位扫描透射电子显微镜（STEM）实验和第一性原理计算表明，在$ε$ -Fe 2 O3中的极化反转仅发生在预先存在的畴壁周围，在250 - 500 kV/cm的中等电场中触发局部畴壁运动。计算表明，在畴壁开关的激活势垒是近四分之一，对应于最有可能的过渡路径内$ε$ -Fe 2 O 3域。此外，畴壁提供对称性降低，这被证明是必要的铁电开关。$ε$ -Fe 2 O3中的局部极化反转限制了宏观铁电响应，并为如何在其他相关铁电材料中通过畴结构设计来定制铁电性能提供了重要提示。
2019-08-26 cond-mat.mtrl-sci
High-Symmetry Polarization Domains in Low-Symmetry Ferroelectrics
我们目前的实验证据的铁电聚合物PVDF-TrFE薄膜具有较低的正交晶体对称性的六方晶畴小面。这种效应可以由纯粹的静电去极化力引起。我们表明，在对比磁泡形状域，这种类型的变形不稳定性具有显著的椭圆形字符，更对称的圆谐波的出现是有利的铁电体与高介电常数。
2013-09-02 cond-mat.mtrl-sci
High-contrast imaging of 180° ferroelectric domains by optical microscopy using ferroelectric liquid crystals
铁电液晶（FLC）将它们的自发电极化的强度方向耦合到它们的光轴的倾斜方向。因此，当在交叉偏振器之间观察到适当对准的FLC时，由电场引起的电极化的强度的反转引起立即且持久的光学响应，其中一个场方向产生暗图像，并且相反方向产生亮图像。在这里，这种独特的电光响应被用于成像，具有高光学对比度，180°铁电畴在晶体衬底的镁掺杂的锂钛酸盐。锂酸盐衬底包含由具有向下电极化的强度的区域包围的具有向上电极化的强度的几个域。与由于其高对称性而不能显示铁电行为的参考非手性液晶相比，用作限制在锂酸盐基板和惰性取向基板之间的薄膜的FLC显示铁电畴以及它们的边界，具有强的黑白对比度。结果表明，FLC可以用于非破坏性读出的域在下面的铁电体，在例如光子器件和非易失性铁电存储器的潜在应用。
2020-05-27 cond-mat.mtrl-sci
Universal kinetics of the stochastic formation of polarization domain structures in a uniaxial single-crystal ferroelectric
该研究基于单轴铁电体随机畴结构动力学可解模型，分析初始条件对畴结构演化的影响，解析与数值结果揭示了普适动力学特征及初始态对矫顽场的作用，与实验吻合。
2023-11-07 cond-mat.mtrl-sci
Oxygen-vacancy Mediated Deterministic Domain Distribution at the Onset of Ferroelectricity
本研究通过第一性原理计算和原子尺度成像，发现氧空位在居里温度以上保持不动，冷却时决定可复现的铁电畴壁图案，变温压电力显微镜证实了记忆效应，质疑了畴分布的自发性。
2024-02-03 cond-mat.mtrl-sci
Optical control of in-plane domain configuration and domain wall motion in ferroelectric and ferroelastic
铁电畴壁对外界刺激的敏感性使其成为纳米电子器件中的功能实体。具体地，具有面内偏振的光学驱动域重新配置是有利的，因此是高度寻求的。在这里，我们表明存在的平面内极化的子域模仿一个单一的域状态和可逆的光控制其畴壁运动在一个单晶的铁电钛酸钡。在非极性铁弹材料的畴结构中类似的光学控制表明长程铁电极化对于畴壁运动的光学控制不是必需的。相反，挠曲电性被发现是域配置的光学控制的一个重要成分，因此，铁弹性材料将是纳米电子器件应用的另一个可能的候选者。
2022-07-19 cond-mat.mtrl-sci
Smallest 90o domains in epitaxial ferroelectric films
铁电体显示自发和可切换的电极化。直到最近，铁电性被认为在纳米尺度上消失;现在，纳米铁电体正在被考虑在许多应用中。这种新的兴趣部分是由于在几个晶胞厚度的膜中观察到铁电畴，从而有希望进一步减小铁电器件的尺寸。事实证明，在缩小的尺度和维度下，材料的性质主要取决于畴形成的复杂性，也就是说，晶体分裂成沿着不同能量等效方向取向的极化区域的方式，通常彼此相距180 o和90 o。在这里，我们提出了一个向前迈出的一步，在操纵和控制的铁电畴的薄膜的生长与规则的自图案阵列的90度域只有7纳米宽。这是外延铁电体中90 °畴的最宽宽度，它保持了薄膜的横向相干性，与衬底无关。
2007-06-17 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectric switching dynamics of topological vortex domains in a hexagonal manganite
在电子显微镜中，通过原子成像和外加偏压研究了具有拓扑涡旋结构的铁电畴的场致翻转，揭示了六方锰氧化物中拓扑缺陷对畴壁对拓扑引导变化的作用.
2013-03-14 cond-mat.mtrl-sci
Coexistence of multi-scale domains in ferroelectric polycrystals with non-uniform grain-size distributions
研究DyMnO3多晶非均匀晶粒尺寸分布下多尺度畴共存现象，发现其源于六方锰酸盐固有的反常畴尺寸/晶粒尺寸依赖关系，为非均匀微观结构铁电多晶的畴工程提供新维度。
2024-01-09 cond-mat.mtrl-sci
Electric-Field-Induced Domain Walls in Wurtzite Ferroelectrics
针对纤锌矿铁电体畴壁构型与电子结构不明确的问题，结合透射电镜与理论计算揭示ScGaN中新型带电畴壁及普适电荷补偿机制，实验证明其可重构导电性，为超尺度器件应用奠定基础。
2024-03-15 cond-mat.mtrl-sci
Size Effects in Ferroelectric Thin Films: The Role of 180 degree domains
由于铁电薄膜中未补偿的表面电荷而产生的退极化场可以将铁电相抑制在临界尺寸以下。最近的实验表明，180度畴结构可以帮助在薄至3个晶胞的薄膜中稳定铁电性。利用含时Ginzburg-Landau理论研究了铁电薄膜的电畴结构对尺寸效应的影响。该模型通过考虑上下表面的非铁电钝化层来考虑退极化场的影响。我们表明，180度的畴尺寸减小，薄膜厚度的减少和膜突然成为顺电低于临界尺寸。180度域出现在极化切换引起的剩余极化的时间依赖性弛豫，与最近的实验一致。去极化引起的畴壁运动显著改变了小厚度下极化-电场（P-E）环的形状。
2006-11-15 cond-mat.mtrl-sci
"Annular" ferroelectric domains in hexagonal manganites
铁电畴的结构特征对于理解铁电材料的微观结构和物理性质具有重要意义，对于信息存储和电子开关也具有重要的技术意义。有三种众所周知的铁电有序形式分别与自发磁化、电极化的强度和自发应变相关。铁电性通常伴随着铁弹性应变，因此铁电畴倾向于形成简单的细长结构。然而，由于强边界条件，纳米材料或缺陷附近的铁电畴可能具有不寻常的配置。此外，在YMnO 3中观察到多个铁电畴在一点合并的涡旋畴。在此，我们报告了在六方锰氧化物中发现的具有同心圆柱形状的独特铁电畴。我们还观察到具有多个环形图案的显著域。我们的发现可能为铁电畴的全面研究开辟一条新的途径，这种新的模式也可能导致新的技术应用的可能性。
2012-05-21 cond-mat.mtrl-sci
Imaging and characterization of conducting ferroelectric domain walls by photoemission electron microscopy
高分辨率X射线光发射电子显微镜（X-PEEM）是一种成熟的铁电畴结构成像方法。在这里，我们扩大了X-PEEM的应用范围，并展示了其成像和调查畴壁的铁电体与高空间分辨率的能力。使用ErMnO 3作为测试系统，我们表明，铁电畴壁可以可视化的基础上光致充电效应和局部变化，其电子电导可以映射通过分析光电子的能量分布。我们的研究结果打开了大门，非破坏性的，无合同，和元素特定的研究在铁电畴壁的电子和化学结构。
2014-05-09 cond-mat.mtrl-sci
Terahertz radiation imaging of ferroelectric domain topology in room-temperature organic supramolecular ferroelectrics
我们提出了一种新的方法来检测铁电畴的内部和表面区域的有机铁电映射出两个正交偏振太赫兹波辐射的晶体后，近红外飞秒激光脉冲的照射。我们使用的偏振依赖性的辐射太赫兹波的有效深度，这源于太赫兹频率区域的光学各向异性。这使我们能够区分铁电畴的内部和表面区域的晶体。我们将此方法应用于室温有机超分子铁电晶体5，5 '-二甲基-2，2'-联吡啶和氘代对碘苯甲酸的1：1盐。在内部区域中识别出覆盖生长态晶体（$\sim$ 600 $μ$ m $\times$ 800 $μ$ m）的几乎所有区域的单畴，而在表面区域中观察到尺寸为$\sim$ 200 $μ$ m的复杂多畴。通过沿2c-b轴（铁电极化方向）施加外部电场，极化切换随着不带电（中性）和准一维180 ° $^\circ$畴壁（DW）沿b轴（$\perp$ 2c-b轴）的连续传播而进行。这导致平行于（100）面的另一个不带电的和二维的180 ° $\circ$ DW的形成，其覆盖晶体的所有区域。我们讨论了目前的太赫兹辐射成像技术和铁电DW动力学的氢键链的各向异性堆叠的有用性。
2014-12-09 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectricity at ferroelectric domain walls
我们提出了第一性原理研究模型畴壁（DW）在原型铁电PbTiO 3。在高温下，DW结构有些微不足道，原子占据高对称位置.然而，在冷却的DW经历了一个巨大的介电异常和一个大的和可切换的极化的发病特征的破介电过渡。因此，我们的研究结果证实了以前的论点发生在结构DW的铁性订单，提供了一个详细的原子图像的温度驱动的DW限制的转变。除了铁电领域的相关性，我们的研究结果突出了这些DW在低维物理和强波动系统中的相变的更广泛领域的兴趣。
2014-06-21 cond-mat.mtrl-sci
Field Tuning of Ferromagnetic Domain Walls on Elastically Coupled Ferroelectric Domain Boundaries
我们报道了在弹性耦合铁磁-铁电异质结构中，铁磁畴壁在磁化反转过程中的演化。利用光学偏振显微镜和微磁学模拟，我们表明，自旋旋转和铁磁畴壁的宽度可以精确地控制所施加的磁场的强度，如果铁磁壁钉扎到90度铁电畴边界。此外，磁性带电和不带电畴壁之间的可逆切换是由磁场旋转启动的。两种壁类型之间的切换反转壁手性和突然改变的铁磁畴壁的宽度高达1000%。
2012-01-31 cond-mat.mtrl-sci
Electrostatic topology of ferroelectric domains in YMnO$_3$
用压电响应力显微镜在所有三个空间维度上分辨了铁电六方晶系YMnO $_3$的三聚极化畴。它们的拓扑结构由静电效应主导，具有100个单位电池的范围，并反映了自发极化的不寻常静电起源。的域的局部施加的电场的响应解释在转移到一个单域状态的YMnO $_3$的困难。我们的研究结果表明，丰富的非位移机制驱动铁电性，出现在多铁性的研究是一个丰富的来源替代类型的域和域切换现象。
2010-09-09 cond-mat.mtrl-sci
Domain Topology and Domain Switching Kinetics in a Hybrid Improper Ferroelectric
带电的极性界面，如带电的铁电畴壁或ZnO/（Zn，Mg）O和LaAlO 3/SrTiO 3的异质结构界面，其上的电极化的强度的法向分量突然改变，可以容纳大的二维导电。带电的铁电壁，这是在一般情况下，能量上不利的，被发现是神秘的丰富的混合不适当的铁电（Ca，Sr）3 Ti 2 O 7晶体。通过对双层钙钛矿中反相边界的研究，我们发现四种极化方向态中的每一种都简并有两个反相畴，这八种结构变体形成了一个具有Z3涡旋和五种不同类型畴壁的Z4 xZ 2畴结构，其拓扑结构与大量带电畴壁的存在直接相关。我们还发现了一个拉链般的性质的反相边界，它们是可逆的创建/湮灭中心的对两种类型的铁电壁（也Z3-涡对）在90度和180度的极化切换。我们的研究结果表明，出乎意料的丰富的混合反常铁电性的性质。
2016-02-29 cond-mat.mtrl-sci
Conductive Domain Walls in Non-Oxide Ferroelectrics Sn2P2S6
导电畴壁（CDW）是铁电材料中广泛研究的一种结构，它可以看作是嵌入绝缘材料中的准二维可重构导电沟道。因此，铁电纳米电子学的应用具有重要意义。目前，大多数CDW研究仅限于氧化物，相反，在非氧化物中报道的工作有限。本文通过成功合成非氧化物铁电Sn_2P_2S_6单晶，利用不同的扫描探针技术观察并证实了源于倾斜畴壁性质的畴壁电导率。此外，由于界面极化电荷具有相反的符号，被CDW分离的畴也表现出可区分的电导率。这一结果为理解非氧化物铁电体中畴和畴壁的导电行为提供了一个新的平台。
2020-03-31 cond-mat.mtrl-sci
Threshold fields for antiparallel ferroelectric domain wall motion
虽然一个理想的反平行铁电壁被认为是一个宽度约为0.5nm的晶胞，但我们使用相场模型表明，如果壁仅扩散约2 - 3 nm，则移动该壁的阈值场急剧下降2-3个数量级。由于反平行畴壁在所有铁电体中都是对称的，并且由于文献中广泛报道了纳米尺度的畴壁加宽，因此这种机制通常适用于所有铁电体。
2008-06-09 cond-mat.mtrl-sci
Terahertz Electrodynamics of $180^\circ$ Domain Walls in Thin Ferroelectric Films
本文研究了纳米薄衬底沉积铁电薄膜和超晶格中$180^\circ$畴壁周期结构的振荡动力学。我们计算了这种结构的动态介电常数，并揭示了一个集体共振模式，这在典型的铁电化合物，PbTiO 3/SrTiO 3，位于子和低太赫兹频率范围内的0.3- 3 THz。我们提出了反射吸收光谱实验来观察这种模式。
2015-12-15 cond-mat.mtrl-sci
Universal Model for Ferroelectric Capacitors Operating Down to Deep Cryogenic Temperatures
提出基于Jiles-Atherton方程的通用模型，以近100%准确度重现HZO电容器低至4 K的极化翻转特性，为深低温大规模存储与类脑电路应用奠定基础。
2024-10-11 cond-mat.mtrl-sci
Structure of $180^\circ$ ferroelectric domain walls in $\mathrm{HfO_2}$ and $\mathrm{ZrO_2}$
我们报告了两个系列的结构代表两种类型的$180^\circ$铁电畴壁在$\mathrm{HfO_2}$和$\mathrm{ZrO_2}$。我们用密度泛函理论模拟了不同宽度的畴结构。结果揭示了畴壁能量和极化对畴宽的依赖关系。我们展示了如何从实验观察到的Hf原子的铁电畴的极化方向可以确定，尽管事实上，有关的O原子的位置的知识是失踪。因此，这两个系列的结构提供了更彻底的解释，从而更深入地理解透射电子显微镜的实验观察。
2022-02-19 cond-mat.mtrl-sci
Domain wall conductivity in semiconducting hexagonal ferroelectric TbMnO$_3$ thin films
虽然在BiFeO $_3$薄膜、Pb（Zr，Ti）O $_3$薄膜和六方晶系稀土锰氧化物单晶中发现了铁电畴界的增强导电性，但畴壁导电性的机理仍有争议。使用导电原子力显微镜，我们观察到增强的电导在半导体六方晶系铁电TbMnO $_3$薄膜的结构和极化方向强烈约束沿c轴的电中性畴壁。这一结果表明，在铁电稀土锰氧化物的畴壁电导率不限于带电畴壁。我们发现，所观察到的TbMnO $_3$膜的导电性是由一个单一的导电机制，即，背靠背肖特基二极管模型调整的隔离缺陷。
2015-07-17 cond-mat.mtrl-sci
Consequences of the background in piezoresponse force microscopy on the imaging of ferroelectric domain structures
讨论了用压电响应力显微镜（PFM）获得的铁电畴图像的解释。固有的实验背景的影响，在PFM图像的域对比度（增强，归零，反转）以及域边界的形状和位置进行了描述。我们目前的实验结果来证明我们的背景对PFM图像的域对比度的影响的分析。
2007-05-26 cond-mat.mtrl-sci
A Novel Decoupling Method for Investigating Distinct Domain Evolution in Ferroelectric Film
School of Electronic and Computer Engineering, Peking University（北京大学电子与计算机工程学院）；School of Integrated Circuits, Peking University（北京大学集成电路学院）
该研究针对传统极化表征技术无法分析铁电薄膜畴相关可靠性机制的问题，提出三畴模型结合互补开关电流测量的畴解耦方法，可定量追踪畴演化，为研究铁电器件可靠性现象提供新途径。
2026-08-25 cond-mat.mtrl-sci
Pinning of magnetic domain walls in multiferroics
研究了周期性铁电畴结构背景下反铁磁畴壁的行为。它已被证明，由于与铁电畴结构的相互作用，ADW的结构和能量的变化。铁电畴界对磁自旋起钉扎作用，自旋密度在铁电畴壁附近发生变化。ADW的能量在一个坐标上成为一个周期函数，该坐标是ADW相对于铁电畴结构的位置。结果表明，当ADW的中心与铁电壁重合时，磁畴壁的能量达到最小值，周期性铁电结构为ADW产生周期性磁导率。ADW的相邻平衡态由有限势垒分隔。
2010-11-11 cond-mat.mtrl-sci
Structural and thermal transport properties of ferroelectric domain walls in GeTe from first principles
铁电畴壁是铁电材料中具有不同极化取向的区域之间的边界。利用第一性原理计算，我们描述了热电GeTe中在（$11\bar{1}$），（$111$）和（$1\bar{1}0$）晶面上形成的所有不同类型的畴壁。我们发现大部分的这些畴壁，这是由偏振变化驱动的附近的结构扭曲。我们发现，这种强的应变-序参量耦合将大大降低晶格热导率的GeTe样品相对于单晶的畴壁。因此，我们的研究结果表明，畴工程是一个很有前途的途径，提高热电优值的GeTe。
2020-04-15 cond-mat.mtrl-sci
Phase-field modeling and electronic structural analysis of flexoelectric effect at 180° domain walls in ferroelectric PbTiO3
挠曲电效应是应变、极化及其梯度之间的耦合，在纳米尺度上表现得尤为突出。虽然这种效应对于理解纳米结构（如铁电体中的畴壁）很重要，但其电子机制尚不清楚。本文采用相场模拟和第一性原理计算相结合的方法研究了四元铁电体PbTiO_3中180°畴壁，发现Néel分量的最终来源是自发极化平方的梯度.电子结构分析表明，在畴壁周围存在电荷密度和电势的重新分布，从而产生电场和Néel分量。这一工作揭示了四方铁电体中180°畴壁附近弯电效应的电子机制。
2017-09-20 cond-mat.mtrl-sci
Microwave Conductivity of Ferroelectric Domains and Domain Walls in Hexagonal Rare-earth Ferrite
我们报告了使用导电原子力显微镜（C-AFM）和扫描微波阻抗显微镜（MIM）在六方$Lu_{0.6}Sc_{0.4}FeO_3$单晶中的纳米电成像结果。虽然铁电畴的DC和AC响应可以由表面能带弯曲来解释，但是畴壁（DW）AC电导率的急剧增强显然由由于DW振动而不是移动载流子传导的介电损耗主导。我们的工作提供了一个统一的物理图像来描述铁电畴和畴壁的局部导电性，这将是重要的未来纳入导电，结构动力学和多铁性到高频纳米器件。
2018-08-22 cond-mat.mtrl-sci
Photovoltaic effect in multi-domain ferroelectric perovskite oxides
我们提出了一个器件模型，阐明了畴壁的光伏效应在多畴铁电钙钛矿的作用。该模型考虑了铁电极化、空间电荷、光生和电子输运之间复杂的相互作用。当应用于铋铁氧体，结果表明一个显着的电势跨越71度和109度畴壁，这反过来又有助于光伏（PV）效应。我们还发现极化和氧八面体倾斜之间的强相关性，这表明后者在PV效应中的重要作用。基于畴壁的PV效应在本质上是加性的，允许产生带隙以上电压的可能性
2018-11-19 cond-mat.mtrl-sci
Nonlinear Dynamics of Domain Wall Propagation in Epitaxial Ferroelectric Thin Films
研究了外延Pb（Zr，Ti）O3薄膜在宽温度范围（3 - 300 K）内的铁电畴壁扩展。我们测量了不同电场下的畴壁速度，发现畴壁速度与电场有很强的非线性关系，特别是在低温下。我们发现，作为表面生长的问题之一，我们的畴壁速度数据从铁电外延薄膜可以分为蠕变，脱钉，和流动的制度，由于无序和弹性之间的竞争。速度和动力学指数的测量值表明，在外延薄膜的铁电畴壁是分形和钉扎由无序诱导的局域场。
2009-01-29 cond-mat.mtrl-sci
Variation of Contact Resonance Frequency during Domain Switching in PFM Measurements for Ferroelectric Materials
压电响应力谱（PFS）是一种广泛用于测量材料纳米铁电响应的有力手段。然而，发现某些非铁电材料由于许多其他因素也可以从PFS测量产生类似的响应，因此，认为单独的PFS不足以区分铁电和非铁电材料。另一方面，这项工作表明，有明显的差异，接触谐振频率的变化过程中的铁电和非铁电材料的PFS测量。因此，提出了一种新的，简单而有效的方法来区分铁电和非铁电材料的响应，这种新的分析使用PFS测量期间的接触共振频率响应作为一个新的参数来区分PFS测量响应从不同的材料。
2018-09-12 cond-mat.mtrl-sci
Impact of elasticity on the piezoresponse of adjacent ferroelectric domains investigated by scanning force microscopy
由于弹性，晶体的机械变形发生在与其厚度相当的长度尺度上。这通过向多畴铁电晶体施加均匀电场来例示：当一个畴扩展时，相邻的畴收缩，导致在畴边界处的箝位。因此，使用大面积顶部电极的厚晶体中的微米级域图案的压电机械驱动的表面微扰被大幅抑制，几乎无法通过压电响应力显微镜访问。
2007-10-23 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio study of the ferroelectric strain dependence and 180$^\circ$ domain walls in the barium metal fluorides BaMgF$_4$ and BaZnF$_4$
我们研究了层状钙钛矿结构的氟化钡化合物BaMF $_4$（M=Mg，Zn）的铁电极化和铁电畴壁结构的应变依赖性。这些材料中不寻常的“几何铁电性”是由单极声子模式的软化驱动的，该模式由MF $_6$八面体的旋转伴随着Ba阳离子的极性位移组成，并且与传统的铁电性相反，涉及最小的电子再杂化。因此，我们预计不同的应变依赖性的极化，和替代畴壁结构相比，发现在传统的铁电材料。采用基于密度泛函理论（DFT）的第一性原理计算，在广义梯度近似（GGA）下，计算了压应变和拉应变下晶体结构和铁电极化的变化.我们执行结构弛豫的铁电极化的相反取向的方向之间的中性畴壁，并计算其相应的能量，以确定哪些是最有可能形成。我们将我们的结果与传统钙钛矿氧化物的文献值进行比较，以提供比较的来源，用于理解替代非氧化物材料如氟化钡的铁电性能。
2015-11-02 cond-mat.mtrl-sci
Domain walls and ferroelectric reversal in corundum derivatives
畴壁是介导铁电体中极化反转的拓扑缺陷，与体材料相比，畴壁可能表现出完全不同的几何结构和电子结构。因此，一个详细的原子尺度的静态和动态性能的畴壁的理解是迫切的兴趣。在这项工作中，我们使用第一性原理的方法来研究$180^{\circ}$畴壁的结构，无论是在其松弛状态和沿铁电反转路径，在铁电体属于家庭的$180^{\circ}$的衍生物。我们的计算预测他们的取向，形成能量和迁移能量，并确定重要的极化，磁化和手征之间的耦合域壁。最后，我们指出了一个强的经验相关性的高度的畴壁介导的极化反转势垒和本地键合环境的移动$A$阳离子的测量键价总和。因此，我们的研究结果提供了理论和经验的指导，未来的搜索铁电体候选人的材料中的铁电衍生物家庭。
2016-11-07 cond-mat.mtrl-sci
Thermodynamics of Polydomain Ferroelectric Bilayers and Graded Multilayers
研究了铁电双层膜和梯度多层膜中的平衡畴结构及其在电场作用下的演化。平衡双层是自极化的，包含一个单域和一个多域（180域）层。梯度多层膜的极化过程是由多畴层向单畴状态的渐进转变所导致的楔形畴的运动来进行的。该理论对梯度铁电薄膜的介电特性提供了基本的解释，并可应用于梯度铁磁和铁弹材料。
2006-04-13 cond-mat.mtrl-sci
Order-Parameter Symmetries of Domain Walls in Ferroelectrics and Ferroelastics
铁电畴、铁弹畴和反相畴之间边界的对称性是从理论上理解它们性质的关键因素。在这里，我们从它们与初级跃迁序参量对称性的有机关系中导出这种对称性。畴壁对称性与序参量n维矢量空间的方向一致，对应于与相邻畴态相关的矢量之和。这一属性是说明由确定的畴壁最大对称性BaTiO 3，LaAlO 3，SrTiO 3和Gd 2（MoO 4）3。此外，在YMnO 3的域图案被解释为从一个湮灭创建过程，湮灭的反相畴壁创建六个铁电畴壁合并在一个单一的点。
2014-04-18 cond-mat.mtrl-sci
Quantitative analysis of ferroelectric domain imaging with piezoresponse force microscopy
研究了压电响应力显微镜（PFM）铁电畴成像的衬度机制。一种新的PFM测量分析，其中考虑到由实验装置所造成的背景。这允许，第一次，一个定量的，频率独立的分析的域对比度，这是在良好的协议与预期值的压电变形的样品，并满足通常所需的功能PFM成像。
2005-09-30 cond-mat.mtrl-sci
Irreducible sub-nm$^2$ ferroelectric domains by 2D-flat polar band in perovskite superlattices
Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST)（蔚山科学技术院）
在钙钛矿超晶格中发现二维平坦极性带，产生不可约亚纳米平方铁电畴，密度超300 Tbit/cm²，为超高密度低功耗存储器件提供新途径。
2026-09-14 cond-mat.mtrl-sci
Domain Walls Stabilized by Intrinsic Phonon Modes and Engineered Defects Enable Robust Ferroelectricity in HfO2
School of Integrated Circuits, Peking University（北京大学集成电路学院）；Advanced Instrumental Analysis Center, School of Chemical Engineering and Technology, Tianjin University（天津大学化学工程与技术学院先进仪器分析中心）
研究通过声子模式扩展框架，揭示了声子模式和缺陷对铁电HfO₂域壁稳定性的影响，发现界面声子模式和缺陷能稳定铁电域并促进极化切换。
2026-03-16 cond-mat.mtrl-sci
Complex phase mixture and domain superstructure across a new lead-free ferroelectric/anti-ferroelectric morphotropic phase boundary
研究了Bi（1-x）SmxFeO 3系统准同型相界铁电-反铁电相变的微结构演化。在0.1<x<0.14样品的选区电子衍射图中出现了1/4（110）的局域弱点，证明了A位上连续的Sm ~（3+）取代引起了短程反平行阳离子位移，从而产生了反铁电性。动力学蒙特卡罗模拟证实，增加反平行相互作用的强度（即增加x）诱导铁电到反铁电的转变。对于0.14<x<0.2的反相氧八面体倾斜诱导完全反铁电性。
2008-05-23 cond-mat.mtrl-sci
Direct observation of the proliferation of ferroelectric loop domains and vortex-antivortex pairs
我们发现了“条纹”图案的三聚铁电畴在六方REMnO 3（RE=Ho，-，Lu）晶体（低于铁电转变温度（Tc），达到1435 oC），在相反的涡旋图案在YMnO 3。这些条纹图案粗糙的外观与众多的环域通过热退火低于Tc，但条纹域图案转向涡旋-反涡旋域图案通过冻结过程时，晶体交叉Tc，即使相变似乎不是Kosterlitz无晶型。我们的六态时钟模型模拟的结果，也被困的拓扑缺陷的Kibble-Zurek机制的实验系统进行了比较。
2012-03-23 cond-mat.mtrl-sci
Charged domain walls in improper ferroelectric hexagonal manganites and gallates
铁电畴壁作为下一代纳米电子学中的原子级开关、二极管和移动导线正引起广泛的关注。不适当的铁电体中的带电畴壁是特别有趣的，因为它们提供多功能特性和固有的稳定性，而不是在适当的铁电体中发现。本文采用第一性原理计算和唯象模拟方法研究了反常铁电体YMnO $_3$，InMnO $_3$和YGaO $_3$中带电壁的能量和结构.带正电荷和负电荷的壁在局部结构和宽度方面是不对称的，反映了极化不是畴形成的驱动力。壁宽与主结构序参量的幅值和与极化的耦合强度成比例。我们介绍了一般规则，如何工程$n$和$p$型畴壁电导率的基础上的域的大小，极化和电子带隙。这开启了微调局部输运性质和设计用于基于畴壁的纳米电路的$p$ - $n$ -结的可能性。
2018-07-04 cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetic-like closure domains in ferroelectric ultrathin films
本文从第一性原理出发，模拟了短路条件下两金属SrRuO $_3$电极间的BaTiO $_3$单胞电容器中铁电畴的能量、结构和电子性质。畴稳定下来，两个单位电池，采用封闭的域的形式，常见的铁磁体，但最近才在铁电薄膜的实验检测。通过电极的第一SrO层中的原子的面内弛豫，畴被闭合，其表现得比在金属SrRuO $_3$中更像在高度可极化SrTiO $_3$中的SrO。即使很小，这些横向位移是必不可少的稳定域，并可能提供一些线索，以解释为什么有些系统打破域，而其他人仍然在一个单域配置。静电势的分析揭示了铁电电极界面处的带电缺陷的钉扎的优先点，可能在膜疲劳中起主要作用。
2007-10-08 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectric domains in methylammonium lead iodide perovskite thin-films
Light Technology Institute, Karlsruhe Institute of Technology (KIT)（光技术研究所，卡尔斯鲁厄理工学院）
研究甲基铵铅碘钙钛矿太阳能电池的铁电性质，通过压电响应力显微镜发现交替极化域，并揭示局部垂直极化对载流子提取的影响。
2026-05-08 cond-mat.mtrl-sci
Domain structure sequence in ferroelectric Pb(Zr0.2Ti0.8)O3 thin film on MgO
用变温X射线衍射研究了多畴铁电Pb（Zr 0.2Ti 0.8）O3薄膜的结构演化。证明了两个临界温度：T*= 740 K，对应于畴结构的变化（a/c/a/c到a 1/a 2/a 1/a 2）; Tc_film = 825 K，此时薄膜发生铁电-顺电相变。薄膜在整个温度范围内保持四晶相。结果表明，畴结构和晶格参数的演化分别与计算得到的畴稳定图和理论温度-失配应变相图非常吻合。
2007-03-23 cond-mat.mtrl-sci
Phonon-pair-driven Ferroelectricity Causes Costless Domain-walls and Bulk-boundary Duality
本研究结合第一性原理模拟与像差校正STEM，发现HfO2中阴离子声子配对可贯穿畴壁并保持体相结构，实现零能量局域翻转，为畴壁高密度存储提供新平台。
2024-03-03 cond-mat.mtrl-sci
Size and Time Rescaling at the Paraelectric to Ferroelectric Phase Transition in BaTiO$_3$
我们描述的长度和时间重新缩放横跨顺电铁电相变在钛酸钡$_3$。小的铁电团簇不能在顺电相中生长，只能存在很短的时间。相变的开始引起尺寸和时间长度的重新缩放，作为铁电性存在的必要成分。铁电畴的生长涉及Ti-O偶极子的相关链，这导致畴壁刚性和畴形状稳定性。铁电纳米畴可能具有相反极化的岛（反铁电缺陷），这表现为生长的BaTiO $_3$铁电材料的固有特征
2009-01-29 cond-mat.mtrl-sci
Reversible long-range domain wall motion in an improper ferroelectric
本研究发现非本征铁电体 ErMnO3 在电场循环中可实现超过 250 nm 的本征可逆长程畴壁运动，为可调电容器等器件应用提供了可预测行为。
2024-10-13 cond-mat.mtrl-sci
Unconventional ferroelectric domain switching dynamics in CuInP2S6 from first principles
本文利用第一性原理数据集训练的机器学习势进行大规模原子模拟，发现范德华铁电CuInP2S6的极化翻转由单个Cu偶极子翻转介导而非传统畴壁运动，揭示了其非常规翻转动力学机制。
2023-05-15 cond-mat.mtrl-sci
Domain Wall-mediated Interfacial Ferroelectric Switching
East China Normal University（华东师范大学）；Suzhou Laboratory（苏州实验室）；Shanxi University（山西大学）
研究揭示了域壁在界面铁电开关中的作用，通过多种方法展示域壁连接相反极化状态并影响开关可逆性，为非易失铁电开关提供了新策略。
2025-12-23 cond-mat.mtrl-sci
Unveiling the ac Dynamics of Ferroelectric Domains by Investigating the Frequency Dependence of Hysteresis Loops
通过测量外延铁电电容器在不同频率和温度下的电滞回线，研究了交流电场下的非平衡畴壁动力学。极化切换主要是由热激活蠕变运动在较低的频率，并在较高的频率下由粘性流运动。蠕变和流动状态之间的动态交叉揭示了滞后回线的两个频率相关标度区域。基于这些发现，我们构建了一个动态相图的滞后铁电畴动力学在交流电场的存在。
2010-01-28 cond-mat.mtrl-sci
