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
Polar Properties and Hysteresis Loops in Multilayered Thin Films Ferroelectric/Virtual Ferroelectric
在Landau-Ginzburg-Devonshire（LGD）唯象理论框架下，计算了失配应变、表面能和有限尺寸效应对铁电/虚铁电多层薄膜相图、极性和电滞回线的影响。本文首次研究了由于薄膜和衬底晶格常数失配而引起的薄膜-衬底界面弹性形变对多层薄膜虚铁电SrTiO $_{3}$ /BaTiO $_{3}$相图的影响。与体相BaTiO $_{3}$相比，在体相BaTiO $_{3}$ /BaTiO $_{3}$薄膜中，可以存在六种结晶稳定的BaTiO $_{3}$相（顺电相和四方铁电相（FEc），两种单斜相（FEaac和FEac），以及两种正交相（FEa和FEaa）铁电相。计算了多层SrTiO $_{3}$ /BaTiO $_{3}$薄膜中磁滞回线的主要极性特性（形状、矫顽场和自发极化）。结果表明，该系统表现出强烈的依赖性，其极性的SrTiO $_{3}$和BaTiO $_{3}$层的厚度上的属性，以及对弹性失配应变，与SrTiO $_{3}$发挥介电层的作用：层越厚，越强的是去极化场，这反过来，减少了自发极化的BaTiO $_{3}$膜。
2014-06-29 cond-mat.mtrl-sci
Modeling of hysteresis loop and its applications in ferroelectric materials
为了更好地理解电滞回线的物理性质，我们建立了一个新的电滞回线模型，该模型将电场、温度和应力作为一个综合参数。该模型揭示了铁电材料电滞回线的形状是由几个变量决定的：极化饱和度、矫顽场、极化率和等效场。与实验结果的比较表明，该模型可以追溯极化与电场和温度的关系。作为该模型的应用，本文还给出了蓄能效率、电热效应和P（E，T）函数的计算公式。
2017-07-27 cond-mat.mtrl-sci
Double hysteresis loops in proper uniaxial ferroelectrics
在Sn $_2$ P $_2$ S $_6$晶体中，首次观察到了体相单轴铁电体中的双类反铁电磁滞回线.量子非谐振子模型被用来描述这种偏振开关过程。这一现象与三阱局域势的自发极化涨落有关，三阱局域势的自发极化涨落对应于特定亚晶格中的位间相互作用和Sn $_2$ P $_2$ S $_6$模型晶体结构中两个亚晶格之间的相互作用。所获得的数据可用于三电平单元型存储器技术的开发。
2018-05-22 cond-mat.mtrl-sci
Voltage controlled awakening of memristor-like dynamic current-voltage loops of ferroelectric triglycine sulphate
为了研究“铁电体上离子-电子混合导体”型结构中的极化反转特性，采用了氢键键合的分子铁电晶体硫酸三甘氨酸（TGS）。本文研究了用真空镀银和用水-乙醇混合液稀释的银浆两种不同电极对极（010）TGS薄板进行切割时的动态电流-电压（I-V-）回线。在矫顽电压的低电压附近电铸之后，在进一步的循环期间，I-V环形状的可逆变换发生从典型的非线性双稳态到典型的忆阻系统，然后到典型的铁电体（反之亦然），其中拉伸电压幅度依次增加（减少）。忆阻器类型的I-V环的这种“唤醒”和“入睡”显然与带电物质的可逆电迁移和积累（例如，质子），在TGS的水合表面层中作为电化学电容器-铁电体结构的组分。所观察到的转换可以解释通过考虑耦合的离子转移和极化反转，考虑到内置的化学不均匀性的边界的摆动的条件下的线性和/或非线性动力学的离子漂移和离子浓度极化所引起的带电物种转移下施加的电压。
2021-01-16 cond-mat.mtrl-sci
Origin of ferroelectric-like hysteresis loop of CaCu3Ti4O12 ceramic studied by impedance and micro-Raman spectroscopy
观察到CaCu_3Ti_4O_（12）（CCTO）陶瓷的类铁电磁滞回线。我们发现，这种不寻常的功能并不产生从位移的Ti离子在TiO 6八面体，但显然来自电荷在晶界组成的CuO层。在阻抗谱中发现晶界电荷的弛豫时间为2.9毫秒，几乎对应于1 kHz的P-V反采样频率。根据显微拉曼图谱，CuO层被发现在晶界中，并且与CCTO晶粒完全区分开。
2011-09-14 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
Depolarizing field and "real" hysteresis loops in nanometer-scale ferroelectric films
我们详细分析了Kim等人[Phys. Rev. Lett.] 95，237602（2005）]。利用Landau理论计算了SrRuO 3/SrTiO 3衬底上应变BaTiO 3薄膜的均匀态临界厚度及其畴形成稳定性。而前者（2.5nm）与从头计算给出的相同，实际临界厚度由畴设定为1.6nm。极化弛豫有较大的Merz激活场。值得注意的是，结果显示了一个负斜率的“实际”磁滞回线，一个标志的域结构在理想的薄膜与不完善的屏蔽。
2006-08-14 cond-mat.mtrl-sci
Free carrier induced ferroelectricity in layered perovskites
用载流子掺杂铁电体通常不利于极化。这使得设计和发现经历类似铁电转变的金属具有挑战性。在这封信中，我们从第一原理表明，钙钛矿中的氧八面体旋转通常通过电子掺杂来增强，这可以作为一种手段来加强某些混合不适当铁电体中的结构极化-其中极化不稳定的化合物的长程库仑相互作用，而是通过三线性耦合引起的八面体旋转。我们使用这种设计策略来预测阳离子有序Ruddlesden-Popper化合物，可以通过电解质门控驱动到金属铁电相。
2021-05-19 cond-mat.mtrl-sci
Orbital ordering induced ferroelectricity in SrCrO3
采用密度泛函理论计算了SrTiO_3衬底上SrVO_3（d_1）和SrCrO_3（d_2）的多铁性。虽然两者都是金属的散装限制，他们被发现是绝缘的结果，轨道有序驱动的晶格畸变在100度极限。虽然SrVO 3中的畸变具有一阶Jahn-Teller起源，但SrCrO 3中的畸变本质上是铁电的。这种铁电性（FE）的途径导致与常规铁电体相当的极化。
2013-08-07 cond-mat.mtrl-sci
Simulating terahertz field-induced ferroelectricity in quantum paraelectric SrTiO$_3$
最近的实验表明，光可以诱导SrTiO $_3$从量子顺电相到铁电相的转变。在这里，我们研究这种太赫兹场诱导的铁电相变通过求解含时的晶格薛定谔方程的基础上第一性原理计算。我们发现铁电性起源于量子顺电相基态和第一激发晶格态之间的光诱导混合。与实验结果一致，我们的研究表明，非振荡的二次谐波产生信号可以是铁电性的证据在SrTiO $_3$。我们揭示了这种奇异的相变的微观细节，并强调这种现象是量子顺电相的一种独特行为。
2022-09-05 cond-mat.mtrl-sci
Concurrence of ferroelectric, dielectric and magnetic behaviour in Tb2Ti2O7 pyrochlore
报道了用两步固相反应法制备的Tb_2Ti_2O_7烧绿石的铁电性能。从382 K观察到的凹P-E（极化与电场）回路证实了铁电性，低于该回路保持为尖形或香蕉形。介电图清楚地显示了在383 K的异常和磁性数据揭示了从380 K支持所观察到的铁电有序的偏差。讨论了Tb_2Ti_2O_7的铁电性来源于TiO_6八面体的结构畸变。
2020-10-10 cond-mat.mtrl-sci
Theoretical Description of Ferroelectric and Pyroelectric Hysteresis in the Disordered Ferroelectric-Semiconductor Films
我们修改了Landau-Khalatnikov方法，并表明极性晶格和屏蔽带电缺陷决定无序铁电半导体的响应。该系统在外场作用下表现出空间非均匀的开关，而Landau-Khalatnikov模型描述的是在热力学矫顽场附近热释电系数峰尖锐的均匀开关。该模型给出了更真实的热释电磁滞回线形状，在矫顽场附近没有任何峰值，定性和定量地描述了典型的Pb（Zr，Ti）O_3和（Sr，Ba）Nb_2O_6薄膜的热释电磁滞回线。
2006-02-01 cond-mat.mtrl-sci
Effect of magnetic field and temperature on the ferroelectric loop in MnWO4
研究了MnWO_4单晶的铁电性能。尽管相对较低的反射极化，我们表明，样品是铁电的。MnWO 4铁电回线的形状强烈依赖于磁场和温度。虽然它的依赖性并不直接相关的顺电转变之前的磁电容效应，磁场的铁电极化回路上的效果支持磁电耦合。
2008-06-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
High-throughput screening of charge-order-induced ferroelectrics
本文提出高通量筛选流程，在 Materials Project 数据库中结合局域对称性、键价和及第一性原理计算，从 147 种电荷序与铁电极化共存材料中识别出 21 种电荷序诱导铁电候选材料，并分析其结构耦合与电子性质。
2025-07-03 cond-mat.mtrl-sci
Electron-lattice coupling contributions to polarization switching in charge-order-induced ferroelectrics
我们进行第一性原理密度泛函理论计算来阐明基于（SrVO $_3$）$_1$（LaVO $_3$）$_1$超晶格的电荷有序诱导铁电体的极化开关机制。我们发现，晶格弛豫的比荷有序状态可以“锁定”的状态，使非绝热切换到不同的CO变体大力禁止，在某些情况下，甚至使绝热切换的能量障碍大得令人望而却步。我们将电荷有序材料分为两种类型，多面体呼吸和偏心位移，基于晶格模式的类型最强耦合的电荷有序。我们证明了由外电场引起的非绝热电子跳跃仅在偏心位移型电荷有序诱导铁电体中才能发生。这成功地解释了LuFe $_2$ O $_4$和Fe $_3$ O $_4$不同的开关行为。这些结果提供了一个新的理解的极化开关机制的电荷有序诱导铁电材料的设计和发现提供了指导，并提出了一种策略，实现“电子铁电性”与极化开关的电子，而不是晶格的时间尺度。
2022-02-18 cond-mat.mtrl-sci
Composition induced diffused to relaxor ferroelectric phase transition in lead-free (1-x)(Li0.12Na0.88)NbO3-xBaTiO3 (0 to x to 0.40) ferroelectric ceramics
采用传统陶瓷工艺制备了（1-x）Li 0.12Na 0.88NbO3-xBaTiO 3（0 ~ x ~ 0.40）铁电陶瓷，并利用介电谱研究了其相变行为。随温度变化的介电常数ε ′（T）显示出所有组分的扩散铁电-顺电转变。测量并验证了Uchino等人[J Am Ceram Soc 2010;93：4011]定义的扩散相变（DPT）的可接受且合格的表征参数（D）。有趣的是，从扩散铁电相变（FE-DPT）弛豫铁电（RFE）转变的交叉被发现的组成x大于等于0.225。FE-DPT的特征在于介电最大值的温度（Tm）与频率无关，而RFE被发现具有满足Vogel-Fulcher关系的频率依赖性Tm。组合物诱导的交叉归因于不同PNR尺寸和弛豫时间的动力学，所述动力学随着不同BaTiO 3含量（x）而变化，从而导致FE-DPT或RFE的出现。
2014-12-16 cond-mat.mtrl-sci
Electric field induced metallic behavior in thin crystals of ferroelectric α-In2Se3
制备了铁电半导体场效应晶体管（FeSmFET），它采用铁电半导体α-In 2Se 3晶体作为沟道材料，而不是传统铁电FET（FeFET）中的栅介质，并从室温到液氦温度进行了测量。这些FeSmFET被发现产生的电极化和电场诱导的金属态在α-In 2 Se 3的重取向的证据。我们的研究结果表明，FeSmFET可以作为一个平台，铁电金属的基础研究，以及在同一设备中的数据存储和逻辑操作的集成的探索。
2020-08-11 cond-mat.mtrl-sci
Two-dimensional ferroelectricity induced by octahedral rotation distortion in perovskite oxides
二维铁电性自从在范德瓦尔斯材料的单层膜中被发现以来，引起了人们的广泛关注。通过第一性原理计算，我们发现八面体旋转畸变引起的二维铁电性广泛存在于钙钛矿双层体系中。钙钛矿容限因子对钙钛矿单层和双层的晶格动力学和基态结构起着至关重要的作用，从而为筛选这种混合的非正常铁电性提供了重要指标。通常，通过正交孪晶态的铁电开关具有最低的能垒。外延应变可以通过改变八面体旋转和倾斜畸变的幅度来有效地调节铁电极化和铁电开关。增加的压缩应变通过抑制倾斜畸变而引起极性到非极性的相变。在与衬底的界面处的八面体畸变的协同效应可以降低反转模式的能垒，甚至可以改变最低能量的铁电开关路径。
2022-02-10 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectricity induced by interatomic magnetic exchange interaction
多铁性是两个或多个铁性序参量共存的现象，是凝聚态物理和材料科学研究的热点之一[1-9]。然而，磁性和常规铁电性的共存在物理上是不利的[10]。最近提出了几种补救措施，例如，由特定的磁性[6]或电荷序[2]引起的不适当的铁电性。在这些理论的指导下，目前的研究主要集中在阻挫磁体上，这些磁体通常具有复杂的磁结构和较低的磁有序温度，离实际应用还很远。简单的共线磁体具有很高的磁转变温度，但从未被认真考虑作为多铁性材料的候选材料。在这里，我们认为，实际上简单的原子间磁交换相互作用已经包含了铁电性的驱动力，从而提供了一个新的铁电性和磁性之间的共存和强耦合的微观机制。我们证明了这种机制，即使是最简单的反铁磁（AFM）绝缘体MnO，可以显示一个双轴应变下的磁感应铁电性。
2012-04-20 cond-mat.mtrl-sci
Field-induced vortices in weakly anisotropic ferroelectrics
在微纳尺度铁电样品中，畴的形成和生长是极化反转机制的两个重要阶段。通过假设弱极化各向异性和通过求解Ginzburg-Landau-Khalatnikov方程，我们探索了另一种机制，其中包括由涡旋形成引起的铁电开关。我们研究了铁电圆形电容器内部的极化动力学，其中开关导致形成具有极化旋转运动的亚稳涡旋态。我们的结果与最近的第一原理模拟[I]一致。I. Naumov和H. X. Fu，Phys. Rev. Lett. 98，077603（2007）]和在PbZr0.2Ti0.8O3中的实验[A.Gruverman等人，J. Phys. Matter 20 342201（2008）]，并证明涡旋诱导的极化转换可以是圆形纳米电容器的有效机制。
2009-09-09 cond-mat.mtrl-sci
Pressure induced switching in ferroelectrics: on the junction between physics and electrochemistry
铁电薄膜中的压力诱导极化切换已经成为用于畴图案化的强有力的方法，允许在自由表面上和薄导电顶部电极下创建预定义的畴图案。然而，铁电体中压力诱导极化开关的机制仍然存在很大争议，挠曲电性，极化旋转和抑制，以及体相和表面电化学过程都可能相关。在这里，我们分类可能的压力引起的开关机制，进行初步估计，并深入研究使用相场建模。我们发现，这些影响的幅度是非常接近的，并引起复杂的开关图的压力和膜厚度的函数与非平凡的拓扑结构或可切换和不可切换的区域。
2017-08-09 cond-mat.mtrl-sci
Modelling of Pyroelectric Response in Inhomogeneous Ferroelectric-Semiconductor Films
本文对Landau-Khalatnikov方法进行了改进，证明了非均匀铁电-半导体薄膜的热释电响应可以用六个序参量的耦合方程来描述：平均位移及其均方涨落和与电荷缺陷密度涨落的相关性，平均热释电系数及其涨落和与电荷缺陷密度涨落的相关性。与Landau-Khalatnikov型方程相比，耦合方程描述了热释电响应的非均匀反转，热释电系数在热力学矫顽场附近出现尖锐的峰。在我们的模型框架内，热释电的磁滞回线变得更加平滑，薄和低，以及热释电系数峰附近的矫顽场完全消失的缺陷引起的无序的增加。这种效应类似于弛豫铁电体中铁电滞回线的“正方形到细长形的转变”。缺陷浓度的增加也导致无序铁电体典型的矫顽场急剧下降。掺杂和非均匀铁电体的热释电磁滞回线通常具有典型的光滑形状，没有任何热释电系数峰，矫顽场值远低于热力学值。因此，我们的方法定性地解释了现有的实验结果。我们的模型和典型的Pb（Zr，Ti）O_3-膜的热释电和铁电回路之间的定量协议已经得到。
2005-10-16 cond-mat.mtrl-sci
Polarization Relaxation Induced by Depolarization Field in Ultrathin Ferroelectric BaTiO$_3$ Capacitors
研究了高质量SrRuO $_{3}$ /BaTiO $_{3}$ /SrRuO $_{3}$在去极化场$E_{d}$作用下的极化弛豫行为。$E_d$值通过实验从施加的外部场确定，以停止净极化弛豫。这些值与静电计算的值一致，表明在铁电层内部的大的$E_{d}$可以引起严重的极化弛豫。对于许多电容器结构的铁电器件，这种效应将设置比临界厚度问题更严格的尺寸限制。
2005-10-14 cond-mat.mtrl-sci
Polarization vortex domains induced by switching electric field in ferroelectric films with circular electrodes
我们描述了铁电薄膜与圆形电极和发展的热力学理论，解释以前神秘的实验。它被发现是特别有用的限制的几何形状，如微结构的边界条件是众所周知的发挥重要作用的铁电性能。我们探索了一种新的开关机制，它包括一个不均匀的旋转运动的极化，并导致一个扩展的涡旋状态。涡旋的外观表现出一阶场致相变的特性：三个临界电场和滞后行为的可能性。
2014-04-22 cond-mat.mtrl-sci
Metallic ferroelectricity induced by anisotropic unscreened coulomb interaction in LiOsO3
作为第一个有据可查的铁电金属例子，LiOsO 3最近受到了广泛的研究关注。使用密度泛函计算，我们进行了系统的研究LiOsO 3。讨论了势面双阱深度的争议，提出铁电相变是有序-无序的。此外，我们毫不含糊地表明，在这个化合物的电屏蔽是高度各向异性的，仍然有未屏蔽的偶极-偶极相互作用在一个特殊的方向，导致在长程铁电秩序，尽管金属性质的LiOsO 3。
2014-10-27 cond-mat.mtrl-sci
Magnetically induced electronic ferroelectricity in half-doped manganites
采用密度泛函理论和模型计算相结合的方法，我们证明了一种典型的电荷有序半掺杂锰氧化物La $_{1/2}$ Ca $_{1/2}$ MnO $_3$是多铁性的.一个特殊的电荷轨道排序和倾向于形成自旋二聚体的组合打破反转对称性，导致铁电基态的极化高达几个$μC/cm^2$。不适当的铁电性的存在并不取决于这种材料的激烈争论的结构细节：在齐纳极化子结构中，我们发现了一个类似的戏剧性的铁电响应与纯磁性起源的大极化。
2008-12-23 cond-mat.mtrl-sci
Bent Electronic Band Structure Induced by Ferroelectric Polarization
弯曲能带结构已经在铁电材料中被经验性地描述以解释最近开发的铁电隧穿结和光伏器件的功能。本文介绍了铁电BaTiO 3薄膜的角分辨硬X射线光电子能谱的原子轨道深度剖面中观察到的铁电能带弯曲的实验证据。铁电弯曲能带结构分为三个深度区域，最浅和最深区域分别受到表面和界面屏蔽效应的轻微调制，中间区域表现出纯铁电效应。在纯铁电弯曲能带结构中，我们发现外层电子的结合能比内壳层电子的结合能有较大的移动，这种移动的差异与软声子模的原子构型有关。这些发现可能导致对电极化的强度的起源的简单理解。
2017-11-05 cond-mat.mtrl-sci
Strain-Induced Room-Temperature Ferroelectricity in SrTiO$_3$ Membranes
复合氧化物异质外延的进展突出了利用应变工程通过晶格失配来控制薄膜异质结构中的铁电性的巨大潜力。然而，这种方法缺乏产生大的和连续可变的应变状态的能力，从而限制了设计和调节铁电膜的期望性质的潜力。在这里，我们观察和探索动态应变诱导铁电性SrTiO $_3$层压独立的氧化膜上的可拉伸的聚合物衬底。利用扫描探针显微镜，光学二次谐波产生测量和原子模型的组合，我们证明了强大的室温铁电性在SrTiO $_3$与2.0%的单轴拉伸应变，证实了180°铁电畴和400 K的外推转变温度的显着特征。我们的工作揭示了利用氧化物膜在环境友好的无铅氧化物中产生和增强铁电性的巨大潜力，这对非易失性存储器和微波电子学等应用具有很大的希望。
2020-05-18 cond-mat.mtrl-sci
Divergent electrostriction at ferroelectric phase transitions: example of strain-induced ferroelectiricty in KTaO3
我们从第一性原理计算研究了铁电相变过程中的电致伸缩响应，并反驳了铁电相界电致伸缩常数的流行观点。我们以\ce{KTaO3}为例，研究了外延应变诱导的从顺电到强电的转变。我们表明，电致伸缩的大小发散的介电常数在过渡，因此表现出巨大的反应，通过计算的M和Q电致伸缩张量。我们解释了这个巨大的电致伸缩响应的起源\ce{KTaO3}使用微观分解的电致伸缩系数，并使用这种理解，提出设计规则，为未来的巨型电致伸缩机电应用的发展。最后，我们介绍了进一步的手段来计算电致伸缩，具体到铁电体，尚未在文献中使用。
2022-08-10 cond-mat.mtrl-sci
Strain-induced ferroelectricity in simple rocksalt binary oxides
碱土金属二元氧化物具有简单的岩盐结构，由于其在地幔中的大量存在以及在微电子器件中的潜在用途，形成了一个重要的化合物家族。然而，与多功能铁电钙钛矿氧化物相比，它们的实际应用仍然有限，并且在简单的二元氧化物中出现铁电性和相关的功能性质似乎是如此不可能，以至于以前从未考虑过。在这里，我们使用第一性原理密度泛函计算表明，铁电性可以很容易地诱导在简单的碱土二元氧化物，如氧化钡（BaO）使用适当的外延应变。超越了基本的发现，我们表明，这种应变二元氧化物的功能特性（极化，介电常数和压电响应）的幅度与典型的铁电钙钛矿氧化物相当，因此使它们的应用程序的直接利益。最后，我们表明，磁性二元氧化物，如EuO，具有相同的岩盐结构，表现类似的碱土金属氧化物，提出了一种新的多铁性相结合的铁电和磁性的路线。
2009-06-23 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectricity-induced asymmetrical two-dimensional electron gas in superlattices consisteing of insulating GdTiO3 and ferroelectric BaTiO3
由于半导体界面的二维电子气可以具有高迁移率，并表现出超导性、磁性和其他在组成块体材料中意想不到的奇异性质。利用第一性原理计算研究了由铁电BaTiO $_3$（BTO）和铁磁绝缘极性GdTiO $_3$（GTO）组成的短周期（BTO）$_m$ /（GTO）$_2$（$m$ =2和4）超晶格的晶体结构、电子态和磁性.我们的研究表明，在GTO层中的中间Ti-O单层成为金属，因为在绝缘BTO层的铁电性诱导一个不均匀的电场对GTO层中的极性产生的电场，从而差分改变与GTO层的三个Ti-O单层的d能级。通过避免电子重构，铁电极化也使得两个界面Ti-O单层的电子态和磁性与没有铁电性的GTO/SrTiO $_3$超晶格中的电子态和磁性有很大的不同。这种超晶格由于其独特的非对称二维电子气性质和可能有用的自旋轨道效应而在潜在的自旋电子学应用中引起了人们的兴趣。
2016-08-29 cond-mat.mtrl-sci
Large photo-induced tuning of ferroelectricity in sliding ferroelectrics
本研究通过从头算计算发现，光激发可在3R堆叠双层MoS₂滑动铁电体中大幅调控面外电极化，其机制涉及光致结构畸变和光生载流子分布，凸显了光在调控二维材料极化中的关键作用。
2024-10-01 cond-mat.mtrl-sci
Peculiarities of polarization switching in ferroelectric semiconductors with charged inhomogeneities
我们提出了带电缺陷铁电半导体极化反转特性的唯象描述和占主导地位的非本征导电。我们修正了Landau-Ginsburg方法，证明了上述非均匀系统的宏观状态可以用三个序参量的三个耦合方程来描述。无论是实验观察到的矫顽场值远低于热力学和各种磁滞回线变形（轻微，收缩和双循环）已获得在我们的模型的框架。这些结果定性地解释了掺Ce的SBN单晶、掺Nd的PZT薄膜和掺La的PZT陶瓷等铁电体材料中的铁电开关现象。
2004-06-12 cond-mat.mtrl-sci
More ferroelectrics discovered by switching spectroscopy piezoresponse force microscopy?
由开关谱-压电响应力显微镜（SS-PFM）获得的铁电材料的局部电滞回线通常被认为是铁电开关的典型特征。然而，在过去的几年中，在各种各样的非铁电材料中也观察到这样的电滞回线，这对SS-PFM中的局部电滞回线源于铁电性的观点提出了质疑。因此，研究SS-PFM测试中出现的局部磁滞回线的产生机理具有重要意义。本文提出，非铁电材料只要能在循环电场加载下表现出宏观D-E电滞回线，无论其内在物理机制是什么，在SS-PFM测试中也能表现出Maxwell力作用下的振幅蝶形回线和相位电滞回线。为了验证我们的观点，无论是宏观D-E和微观SS-PFM测试进行了钠钙玻璃和非铁电介质材料Ba 0.4Sr 0.6TiO 3。结果表明，这两种材料都具有D-E磁滞回线和SS-PFM相位磁滞回线，这很好地支持了我们的观点。
2014-10-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Phase instability induced by polar nanoregions in a relaxor ferroelectric system
被称为极性纳米区域（PNR）的局部不均匀性在控制弛豫铁电体的介电特性方面发挥着关键作用-弛豫铁电体是一类特殊的材料，具有巨大的机电响应，并且很容易被外场极化。用中子非弹性散射方法研究了PNR对Pb（Zn_（1/3）Nb_（2/3））O_3 - 4.5%PbTiO_3（PZN-4.5%PT）弛豫铁电体结构的影响。发现PNR与声波（即声学声子）的传播之间存在强相互作用，其可见性可以通过外部电场来增强。沿不同方向传播的声学声子之间的比较揭示了由PNR引起的晶格动力学中的大的不对称性。我们认为，这种PNR-声子相互作用引起的相位不稳定性可能有助于这种和相关弛豫铁电材料的压电响应。我们的研究结果也自然地解释了在这些系统中观察到的各种单斜相的出现。
2008-04-14 cond-mat.mtrl-sci
Competing Lattice and Defect Dynamics Govern Terahertz-Induced Ferroelectricity in Quantum Paraelectric SrTiO$_3$
University of Electronic Science and Technology of China（电子科技大学）；Institute of Electronic and Information Engineering, University of Electronic Science and Technology of China（电子科技大学电子信息工程学院）；Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics, Institute of Physics, Chinese Academy of Science（中国科学院物理研究所凝聚态物理国家实验室）
本研究揭示了太赫兹脉冲通过竞争晶格和缺陷动力学诱导SrTiO₃中的瞬态铁电性，证实了缺陷介导的竞争在光诱导铁电性中的核心作用。
2025-12-08 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectricity Induced by Incommensurate Magnetism
铁电性已被发现发生在几个绝缘系统中，如TbMnO $_3$（TMO）和Ni $_3$ V $_2$ O $_8$（NVO），它们具有多个具有连续调制的长程磁序的相。在这里，我们给出了一个唯象模型，它涉及的对称性的磁结构，从中子衍射的发展和取向的自发铁电矩诱导的磁有序。这个模型直接导致制定的微观自旋-声子相互作用给出解释所观察到的现象。结果给出的交换张量相对于广义位移的NVO的具体例子的梯度。假设这些梯度现在将是使用LDA或相关方案的第一性原理计算的目标。
2005-08-30 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
Cation ordering induced polarization enhancement for $PbTiO_3$-$SrTiO_3$ ferroelectric-dielectric superlattices
本文采用一种有效的计算材料设计方法（团簇展开）对铁电$PbTiO_3$ / $SrTiO_3$体系进行了研究。通过探索包含超过$3 \times 10^6$候选物的有序空间，确定了两种特殊的阳离子有序构型：完全或混合1/1（101）超晶格，其铁电极化强度比（001）超晶格提高了约100%.分析这两种特殊结构揭示了反铁电畸变（AFD）和铁电极化（FE）模式之间的奇异耦合，例如，沿x或y轴倾斜，在z方向偏振，作为该系统中最佳偏振特性的原点。确定的阳离子有序基序和奇异的AFD-FE耦合可以为设计多功能钙钛矿异质结构提供新的思路。
2014-09-05 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
Superlattice-induced ferroelectricity in charge-ordered La$_{1/3}$Sr$_{2/3}$FeO$_{3}$
电荷序驱动铁电体是一类新兴的功能材料，不同于传统的铁电体，其中电子主导的开关可以在高频下发生。尽管它们有希望，但到目前为止，只有少数表现出这种行为的系统在实验上得以实现，这激发了对新材料的需求。在这里，我们使用密度泛函理论研究人工结构的混合价固溶体La $_{1/3}$ Sr $_{2/3}$ FeO $_{3}$（LSFO），一个系统的实验研究的效果。我们的计算表明，A位阳离子（111）层状LSFO表现出铁电电荷有序相，其中反转对称性被打破，通过改变注册表的电荷顺序相对于超晶格分层。该相位是能量简并与基态中心对称相位，和计算的开关极化是39 $μ$ C/cm $^{2}$，一个显着的值所产生的电子转移Fe离子之间。我们的计算表明，人工结构的LSFO和其他混合价氧化物具有强大的电荷有序的固溶体相可以导致电荷顺序诱导的铁电性。
2019-04-19 cond-mat.mtrl-sci
Vortex Ferroelectric Domains, Large-loop Weak Ferromagnetic Domains, and Their Decoupling in Hexagonal (Lu, Sc)FeO3
自发铁电极化和净磁矩的直接畴耦合可导致巨磁电耦合，这对实现多铁性材料的相互控制和实际应用至关重要。最近，理论上预测了六方晶系LuFeO 3中可能存在的体畴耦合、铁电性和弱铁磁性的相互控制。在这里，我们报告的第一个成功的高度可裂解的Sc-稳定的六角Lu0.6Sc0.4FeO3（h-LSFO）单晶的生长，以及第一次可视化的涡FE域和大循环WFM域的固有的三叶草图案。涡流场的尺寸约为0.1-1 μm。另一方面，环形WFM畴的尺寸约为100 μm，并且不存在FE和WFM畴壁的互锁。这强烈地表明了h-LSFO中FE和WFM之间的解耦。根据理论预测，畴解耦可以解释为极化和占主导地位的面内反铁磁自旋之间的结构介导耦合的结果，这揭示了h-LSFO中FE，WFM和反铁磁顺序之间有趣的相互作用。我们的结果还表明，磁拓扑荷往往是相同的结构拓扑荷。这可能提供了新的见解，诱导的直接耦合之间的磁性和铁电介导的结构扭曲，这将是有用的，为未来的应用多铁性。
2018-07-05 cond-mat.mtrl-sci
Modeling of hysteresis phenomena in crystalline ferroelectrics: hysteresis loops shape control by means of electric field parameters
本文提出用弛豫型方程描述晶体铁电体中的畴变过程，并考虑了外电场的变化。在任意电场随时间变化的情况下，得到了这些方程的封闭解析形式的精确解。用数值方法分析了正弦外场频率与磁滞回线形状的关系。计算结果与实验数据定性一致。PACS：77.80.Fm，77.80.Dj，77.80.-关键词：铁电体，开关过程，磁滞，极化
2014-07-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Artificial ferroelectric-like hysteresis in antiferroelectrics with non-uniform disorder
针对反铁电体出现类铁电磁滞的现象，本研究提出唯象模型解释其源于不同转变场的无序反铁电回线叠加，并在PbZrO₃和PbHfO₃薄膜中通过引入非均匀无序实现该现象，揭示了无序对反铁电性能的影响并拓展了功能调控可能性。
2025-09-23 cond-mat.mtrl-sci
Electric Field-Induced Phase Transitions and Hysteresis in Ferroelectric HfO2 Captured with Machine Learning Potential
Department of Materials Engineering, the University of Tokyo（东京大学材料工程系）；Institute of Industrial Science, the University of Tokyo（东京大学工业科学研究所）
针对传统第一性原理方法难以模拟铁电HfO₂大尺度电场下原子动力学的问题，开发耦合原位BEC模型的定制MLP，高效高保真复现关键现象与AIMD一致结果，为铁电器件设计提供新工具。
2025-11-13 cond-mat.mtrl-sci
Depletion layer-induced size effects in ferroelectric thin films: A Ginzburg-Landau model study
采用Ginzburg-Landau模型研究了耗尽层对薄膜铁电性能的影响。结果表明，自由电荷层在膜电极界面上可以导致一个内部的电场在大部分的膜，即使没有施加外部电压。在施主掺杂剂密度的高值和小厚度下，该内部电场可以足够强以导致域图案的形成。这会导致剩余极化的下降;这直接证明了自由电荷在铁电薄膜中的重要作用。
2013-04-18 cond-mat.mtrl-sci
Crystal chemistry aspects of the magnetically induced ferroelectricity in TbMn2O5 and BiMn2O5
在利用结构数据计算磁耦合参数的基础上，阐明了磁阻挫的起源，确定了TbMn_2O_5和BiMn_2O_5中伴随磁有序和铁电性出现的离子。伴随磁有序的位移不是极性的，它们只是引起Mn 1和Mn 2的键价变化（电荷无序），从而产生晶体结构的不稳定性。在磁有序条件下再次近似键价到初始值（电荷有序）是可能的，这仅仅是由于Mn 2（或O1）和O4离子沿b轴的极性位移，这是铁电转变的原因。
2008-12-03 cond-mat.mtrl-sci
Unusual Ferroelectricity Induced by the Jahn-Teller Effect: A Case Study on Lacunar Spinel Compounds
Jahn-Teller效应是指由于简并电子态的存在而导致晶体（或非线性分子）中的几何畸变降低。通常，Jahn-Teller失真不是极性的。最近，人们发现具有尖晶石结构的GaV_4S_8在TJT = 38 K时发生了从立方结构到铁电菱面体结构的Jahn-Teller畸变。在这项工作中，我们进行了一个一般的群论分析，以显示如何以及何时的Jahn-Teller效应引起铁电性。在此基础上，我们发现GaV_4S_8铁电体的Jahn-Teller畸变是由于母相的非中心对称性和与两个低能T_2声子模有关的强电子-声子相互作用引起的。有趣的是，GaV_4S_8不仅是铁电的，而且是铁磁的，其易磁化轴沿着铁电方向。这表明GaV_4S_8是一种多铁性材料，其中外部电场可以控制其磁化方向。我们的研究不仅解释了GaV 4S 8中的Jahn-Teller物理，而且为寻找和设计新的铁电和多铁性材料开辟了一条新的途径。
2015-09-14 cond-mat.mtrl-sci
Strain Induced Ferroelectric Topological Insulator
固体表面上不相容的性质的同时存在，往往为解决具有基本和实际重要性的问题提供了一个独特的机会。铁电有序和拓扑有序的共存就是这样一个例子。铁电体具有通过施加的电场可切换的自发宏观极化，通常是具有良好开发的宽带隙的半导体，只有少数例外。另一方面，时间反演对称的$Z_2$拓扑绝缘体（TI），其特征在于由本体的拓扑结构保护的稳健的金属表面状态，通常是窄隙半导体（$< 0.7$ eV），其允许由自旋-轨道相互作用诱导的带反转。铁电拓扑绝缘体（FETI）的结构与拓扑序的性质相互矛盾，至今仍是一个谜。在这里，我们报告的FET I可以实现在卤化物钙钛矿CsPbI $_3$应变。我们的第一性原理研究表明，一个非中心对称的铁电结构的CsPbI $_3$是积极的青睐下，在很宽的压力范围内，同时保持其拓扑秩序。所提出的场效应晶体管的特征在于可切换的极性表面与自旋动量锁定狄拉克锥，这使得电场控制的拓扑表面状态（TSS）和表面自旋电流。我们在一个可行的材料中的场效应晶体管的演示打开了大门，为未来的研究结合铁电和拓扑秩序，并提供了一个新的范例，在电子学，自旋电子学和量子信息的各种应用。
2015-08-23 cond-mat.mtrl-sci
Piezo-ferroelectrics: Pressure-induced phase transitions in Pb(Zr1-xTix)O3 (PZT)
研究了PZT固溶体的压电性能与压力和温度的关系。发现中等压力诱导相变的单斜相（Cm，Cc）的富钛PZT，这是相同的铁电相负责MPB的高压电性能。随着压力的增加，确定了以下转化序列P4mm-> Cm-> Cc-> F1-> F-1。压缩行为主要由以下因素决定：（1）旋转和自发极化的减少;（2）八面体倾斜导致晶胞加倍。未来的研究作为一个功能的压力，温度和电场的异质弛豫型PZT的单晶，以更好地了解这些潜在的技术重要的压电铁电材料。
2007-11-07 cond-mat.mtrl-sci
Space Charge Effects in Ferroelectric Thin Films
采用唯象的Landau-Ginzburg-Devonshire理论，数值研究了空间电荷对铁电体磁滞回线和场分布的影响。铁电体完全耗尽和部分耗尽的情况已经被考虑。一般来说，增加带电杂质的数量会导致极化和矫顽场值的降低。在部分耗尽的情况下，观察到平方环，并提出了一种方法来识别完全耗尽的样品实验从介电和极化测量单独。不寻常的场分布发现更高的掺杂剂浓度有一些有趣的影响泄漏机制和限制的范围内的有效性通常的半导体方程的载流子输运。
2006-07-22 cond-mat.mtrl-sci
Terahertz-Field-Induced Ferroelectricity in Quantum Paraelectric SrTiO$_3$
“隐藏相”是物质的亚稳态集体状态，通常在平衡相图上无法访问。这些相可以在其他常规材料中拥有奇异的特性，因此可以实现新的功能和应用，但它们的发现和使用仍处于早期阶段。利用强太赫兹电场激发，我们表明，一个超快相变到一个隐藏的铁电相可以动态诱导的量子顺电SrTiO $_3$。晶体对称性的降低导致声子激发谱的急剧变化。我们的研究结果表明集体相干控制材料结构，其中一个单周期场驱动离子沿微观路径直接导致其位置在一个新的晶相上的超快时间尺度。
2018-12-27 cond-mat.mtrl-sci
Prediction of electrically-induced magnetic reconstruction at the manganite/ferroelectric interface
通过施加电场来控制磁化，称为磁电耦合，是当今最吸引人和最活跃的研究领域之一。除了基本的科学兴趣，磁电效应可能会导致新的设备概念的数据存储和处理。存在几种已知的磁电耦合机制，包括单相材料中的本征效应、两相复合材料中的应变诱导耦合以及界面处的电子驱动效应。在这里，我们探讨了一种不同类型的磁电效应在铁磁-铁电界面：磁重建引起的切换电极化的强度。我们使用La 1-xAxMnO 3/BaTiO 3（001）界面的第一性原理计算证明了这种效应，其中A是二价阳离子。通过选择的掺杂水平x附近的磁相之间的过渡，我们表明，钛酸钡的铁电极化的逆转导致的变化，在界面处的磁性顺序从铁磁到反铁磁。这种预测的电诱导的磁重建在接口代表了大量的界面磁电效应。
2009-10-20 cond-mat.mtrl-sci
