Transition-state-theory-based interpretation of Landau double well potential for ferroelectrics
本文通过将过渡态理论与朗道模型结合，统一了多种铁电模型，并指出该模型不支持准静态负电容的存在。
2024-04-19 cond-mat.mtrl-sci cs.SY eess.SY
Landau thermodynamic potential for BaTiO_3
本文用朗道热力学势描述BaTiO_3单晶的介电和铁电性质。我们的研究结果表明，当使用六次方自由能展开的热力学势，四次方系数，β（P^4_i项的系数）显着不同的值，需要充分再现顺电相和电场诱导的铁电相的非线性介电行为，分别。相比之下，具有一组共同系数的八次幂展开使得能够同时对两个相位进行良好的描述。这些特征和文献中的数据有力地证明了BaTiO_3朗道热力学势中八次幂项的必要性。此外，四次幂系数β和ε（P^2_i P^2_j项的系数）由顺电相中沿[001]、[011]和[111]取向的非线性介电响应计算。在T_C以上，两个系数都表现出明显的温度依赖性。对四畴相单畴晶体的线性介电响应的进一步分析表明，与温度相关的非谐系数也是描述铁电相介电行为所必需的。因此，八次方热力学势，与一些非谐系数的温度依赖性，提出并与现有的潜力。在一般情况下，在这项工作中提出的潜力表现出更高的质量再现这种原型铁电物质的介电和铁电性能。
2007-06-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
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
Landau theory of 180 degrees domain walls in BaTiO3 type ferroelectric particles: microcomposite materials
本文提出了BaTiO_3型铁电粒子180度畴壁的朗道理论。准确描述大块畴壁的结果，使我们能够制定变分方法在相应的小颗粒畴壁理论。在立方体形状的样品中，考虑了退极化场效应和空间电荷层。结果发现，在低温下，众所周知的双曲正切壁轮廓是一个很好的近似描述畴壁。在转变温度附近，更合适的说法是由于小BaTiO 3颗粒中单个铁电壁的分裂而相应地将铁电-顺电-铁电畴分开的两个壁。发现了微复合材料中小铁电颗粒的畴壁能量密度、平均壁间距和厚壁介电响应的变化，我们的结果比现有的理论更好地描述了所观察到的相关性。在微复合材料中铁电相向顺电相转变的温度区，我们对响应、类居里转变温度和其它性质的新的定量结果可能得到验证。
2021-08-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
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
Weakly nonlocal irreversible thermodynamics - the Ginzburg-Landau equation
弱非定域热力学理论的变分方法是批判性的，根据现代非平衡态热力学重新审视。以Ginzburg-Landau方程为例进行了详细的研究。
2001-12-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Thermodynamics of Ferroelectric and Optical Properties in KNbO3
Department of Materials Science and Engineering and Materials Research Institute, The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚大学材料科学与工程系及材料研究所）
本研究开发了KNbO3的热力学模型，通过分离极化率贡献，统一描述其铁电和光学性质，并准确预测了电光和压电系数的温度依赖性。
2026-01-23 cond-mat.mtrl-sci
Thermodynamic Theory of Linear Optical and Electro-Optic Properties of Ferroelectrics
本文提出铁电体线性光学与电光性质的热力学理论，通过晶格与电子贡献的双二次耦合，准确预测BaTiO3的介电张量和Pockels效应，为铁电光学器件提供统一分析框架。
2024-12-04 cond-mat.mtrl-sci
Impact of ferroelectric nonlinearity and correlation effects on nanodomain formation
本文采用双参数试探函数的直接变分法和Landau-Ginzburg-Devonshire近似方法，导出了偏置扫描探针显微镜探针引起的铁电体极化空间再分布的解析表达式。我们证明了由探测电场诱导的纳米畴的形状可以是扁球形或长球形，这取决于铁电非线性强度。对于典型的铁电材料参数和探针尖端几何形状，畴核纵横比接近介电各向异性因子。相应的强制性偏见的稳定域的形成是在合理的协议与现有的实验结果。尖峰状域典型的Landauer-Molotskii刚性方法出现在所考虑的情况下，只有当去极化场能量的贡献强烈主导的非线性相关性和场效应和域壁能量。
2010-04-14 cond-mat.mtrl-sci
Thermodynamic and dynamic dielectric properties of one-dimensional hydrogen bonded ferroelectric of PbHPO$_4$-type
在修正的具有$_4$型氢键的一维铁电体质子有序模型中，考虑到质子系统能量的线性贡献（晶体形变$\varepsilon_i$（$i=1,3$）和$\varepsilon_4$），但不考虑两粒子团簇近似中的隧穿效应，研究和计算了它们的热力学和动力学特性.定量描述了PbHPO $_4$和PbHDO $_4$晶体的极化温度、静态介电常数、热容和动态介电常数随温度的变化关系。
2015-01-12 cond-mat.mtrl-sci
Proportion of frozen local polarization in relaxor ferroelectrics
提出了一种Landau型唯象集团理论来模拟弛豫体中局域极化的冻结过程。在此基础上，通过介电非线性实验，计算了Pb（Mg $_{1/3}$ Nb $_{2/3}$）O $_3$ -PbTiO $_3$（PMNT）体系的冻结极化比例。局部极化在冷却过程中不断冻结。冻结极化量随测量频率的增加而增加。
2001-03-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Landau-Ginzburg-Devonshire theory for electromechanical hysteresis loop formation in piezoresponse force microscopy of thin films
研究了压电响应力显微术中铁电薄膜电滞回线的形成，着重研究了针尖尺寸和薄膜厚度对电滞回线的影响，以及针尖电压频率对电滞回线的影响。在这里，我们使用一个组合的Landau-Ginzburg-Devonshire（LGD）理论的局部极化反转的描述与去耦近似的计算的局部piezosesponse回路的形状，矫顽电压和振幅。LGD方法能够解决磁滞回线形成的热力学和动力学。与“刚性”铁电近似相反，这种方法允许压电张量分量依赖于铁电极化和介电常数。该模型合理化的非经典形状的动态压电力显微镜（PFM）的循环。
2010-11-28 cond-mat.mtrl-sci
Statistical theory of thermodynamic and dynamic properties of the RbHSO$_{4}$ ferroelectrics
在修正的RbHSO $_{4}$四子晶格模型中，考虑了应变$\varepsilon_i$、$\varepsilon_4$、$\varepsilon_5$和$\varepsilon_6$的压电耦合，在平均场近似下计算了固定和自由晶体的极化分量、静态和动态介电常数.在适当选择理论参数值的情况下，可对现有的实验数据作出满意的定量描述。
2015-12-24 cond-mat.mtrl-sci
A Phenomenological Thermodynamic Potential for CaTiO3 Single Crystal
在过去的几年里，钛酸钙（CaTiO 3）在常压下的反铁畸变（AFD）结构转变已经得到了广泛的研究。发现AFD的多晶型物均不具有极性或铁电性。然而，它最近被证明是理论和后来的实验证实，在CaTiO 3的铁电转变可以引起拉伸应变。铁电不稳定性被认为是强烈耦合到AFD软模式。在这篇文章中，我们提出了一个完整的热力学势来描述AFD和铁电相变之间的耦合。分析了相变温度与应力应变条件的关系。基于该电势，构造了（001）CaTiO 3薄膜图。结果表明，与现有的实验观测结果吻合良好。讨论了AFD相变对铁电相变的强烈抑制。
2011-10-16 cond-mat.mtrl-sci
Anharmonic thermodynamics redefines metastability and parent phases in ferroelectric HfO2
Shanghai University（上海大学）；Materials Genome Institute, Shanghai University（上海大学材料基因组研究院）
非谐热力学方法揭示HfO2铁电正交相在多数条件下低于0.1kBT时的不稳定性，挑战传统谐波预测，并发现铁电母相随温度压力变化而变化。
2026-01-23 cond-mat.mtrl-sci
Thermodynamic theory of epitaxial ferroelectric thin films with dense domain structures
提出了一个Landau-Ginsburg-Devonshire型非线性唯象理论，该理论能够对外延铁电薄膜中的致密层状多畴态进行热力学描述。该理论明确地考虑到机械基板上的极化和晶格应变在不同的弹性域（双胞胎）的效果。对生长在（001）取向立方衬底上的PbTiO_3和BaTiO_3薄膜进行了数值计算。这些薄膜的“失配应变-温度”相图，显示各种可能的多畴和单畴状态的稳定范围。揭示了多畴外延铁电薄膜的三种类型的极化不稳定性，这些不稳定性可能导致在体晶体中形成新的多畴态。总的介电和压电小信号响应的多畴膜计算，导致从体积和畴壁的贡献。对于钛酸钡薄膜，强介电异常预测在室温下的失配应变的特殊值附近。
2001-02-26 cond-mat.mtrl-sci
Domain walls of ferroelectric BaTiO3 within the Ginzburg-Landau-Devonshire phenomenological model
在唯象的Ginzburg-Landau-Devonshire（GLD）模型的框架下，系统地研究了BaTiO 3的四方相、斜方相和菱方相铁电相的机械相容和电中性畴壁，参数为参考[Hlinka and Marton，Phys. Rev. 74，104 - 104（2006）]。在畴壁内的极化和应变分布进行了数值计算，并在近似范围内导致准一维的解析解先前应用于四相的铁电壁[W. Cao和L.E. Cross，Phys.Rev.44，5（1991）]。畴壁厚度和能量密度的所有机械兼容和电中性畴壁物种在整个温度范围内的铁电相的估计。该模型表明，最低的能量墙在BaTiO 3的正交相是90度和60度的墙壁。在菱形相中，最低能量壁是71度和109度壁。所有这些铁弹壁的厚度都小于1 nm，除了90度的四面体相壁和60度的S-壁的正交相，其中发现的较大的厚度为5 nm的数量级。计算表明，最低能量结构的109度壁和其他一些畴壁在正交和菱面体相类似于布洛赫从磁性已知的墙。
2010-01-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Polarization Switching Dynamics Governed by Thermodynamic Nucleation Process in Ultrathin Ferroelectric Films
研究了铁电薄膜中畴变过程中一个长期存在的问题--畴如何形核.我们证明，在大的去极化场的薄膜可以显着降低成核能垒（U*）的水平相当的热能（kBT），导致幂律的极化衰减行为。U* 是热不可克服的“Landauer's paradox”并不是铁电薄膜极化反转的关键问题。我们经验地发现极化衰减行为和U*/kBT之间的普遍关系。
2006-05-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Exactly solvable model of uniaxial ferroelectrics
将一个精确可解的无限程势格子模型应用于单轴铁电体。得到了任意温度下自由能随序参量变化的渐近精确表达式。考虑了晶格晶胞的热膨胀效应。给出了临界点附近自由能的序参量幂展开式。对朗道展开式进行了修正。特别是，它表明，与外部字段的被加数包含一个贡献的更高的权力超过序参量。关键词：晶格模型，自由能，相变，长程原子间作用势，居里温度，极化PACS：05. 20.- 05.70 a，82.65。R
2011-05-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Landau theory of topological defects in multiferroic hexagonal manganites
本研究采用参数由第一性原理计算确定的 Landau 理论，解释六方锰氧化物中结构、铁电与反铁磁拓扑缺陷的耦合机制及畴壁磁矩。
2012-04-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Effect of hydrostatic pressure and longitudinal electric field on phase transitions and thermodynamic characteristics of quasione-dimensional CsH$_2$PO$_4$ ferroelectric
本文提出了一个考虑了晶格上线性应变$u_1$、$u_2$、$u_3$和$u_5$对质子子系统能量贡献的准维CsH $_2$ PO $_4$铁电体的二子晶格质子有序模型.该模型还考虑了赝自旋的有效偶极矩对序参数的依赖关系，这使得人们能够同意顺电相和铁电相的有效偶极矩。在此模型中，在短程作用的两粒子团簇近似和长程作用的平均场近似下，研究了流体静压和纵向电场作用下的自发极化、纵向介电常数和摩尔热容的行为。解释了高压下反铁电相的相变。研究了在电场存在下顺电-铁电相变的拖尾特性和反铁电相的抑制。
2020-09-30 cond-mat.mtrl-sci
Finite-size effects on the magnetoelectric response of field-driven ferroelectric/ferromagnetic chains
从理论上研究了一维铁电/铁磁体链在简谐磁场和电场驱动下的耦合多铁性动力学随链长的变化关系。线性磁电耦合由界面处的自旋极化屏蔽电荷主导。我们进行了蒙特卡罗模拟和计算的基础上耦合的Landau-Lifshitz-Gilbert和Landau-Khalatnikov方程显示，净磁化和薄异质结构的总极化，即从界面计数多达10个铁电和铁磁的网站，可以完全逆转的外部电场和磁场，分别。然而，对于较大的系统，仅可以实现一定的磁电控制。
2011-04-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Efficient thermal energy harvesting using nanoscale magnetoelectric heterostructures
具有铁电工作物质的热机械循环将热量转换成电能。如这里所示，磁电耦合铁电/铁磁复合材料（也称为多铁性）增加了新的功能，并允许在室温下通过利用热电效应进行有效的热能收集。借助于磁电耦合，外部电场和磁场可以操纵这些热机的操作。我们的理论预测是基于Landau-Khalatnikov-Tani方法（与Ginzburg-Landau-Devonshire势）的组合来模拟铁电动力学耦合到磁动力学。后者是通过电极化相关的Landau-Lifshitz-Gilbert方程处理的。执行一个适应奥尔森循环，我们表明，多铁性工作物质是潜在的更优于单一的铁电体，就利用热释电效应的热能收获而言。我们的建议不仅对低能耗设备，而且对冷却技术都有希望。
2016-02-01 cond-mat.mtrl-sci
Thermodynamic stabilization and electronic effects of oxygen vacancies at BiFeO$_3$ neutral ferroelectric domain walls
本文通过第一性原理模拟量化了BiFeO$_3$中性铁电畴壁处氧空位的热力学稳定性和电子效应，发现空位在畴壁处具有高达0.3 eV的能量优势并诱导小极化子态，为畴壁导电和缺陷工程提供了定量基础。
2025-07-16 cond-mat.mtrl-sci
The effect of hydrostatic pressure on thermodynamic characteristics of NH$_3$CH$_2$COOH$\cdot$H$_2$PO$_3$ type ferroelectric materials
模型NH $_3$ CH $_2$ COOH $\cdot$ H $_2$ PO $_3$，考虑到有序结构元素和应变之间的压电耦合，修改$\varepsilon_i$，$\varepsilon_j$，用于调查的影响下出现的外部压力。在二粒子集团近似下，计算了机械固定和自由晶体的极化矢量分量和静态介电常数张量，以及它们的压电和热学特性。研究了静水压力对晶体相变和计算物理特性的影响。这些晶体的实验数据得到了很好的定量描述。
2017-12-14 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectric thin films properties: depolarization field and Landau free-energy coefficients renormalization
利用Euler-Lagrange微分方程的解析解计算了铁电薄膜中的极化，边界条件为表面上不同的外推长度。模型中考虑了退极化场效应，适用于短路单畴薄膜，即理想绝缘体。它表明，极化和其他属性的轮廓和平均值的计算可以减少到最小化的自由能表示为平均极化的幂级数与重正化系数，它取决于温度，膜厚度，外推长度，和系数的极化梯度项中的自由能泛函，去极化场也包括在重整化系数中。定义的空间分布特性的函数进行了计算，以及其振幅示出的平均偏振相一致。对自发极化、介电极化率和高温系数进行了详细的计算。厚度诱导铁电相变的临界参数，即在温度T（cl）和临界长度l（c）的介电常数和高温系数的发散，示出存在与和不存在退极化场的贡献，虽然T（cl）和l（c）的值是不同的，在这两种情况下。的退偏场的空间分布和这个字段依赖于温度和膜厚进行了详细的分析。
2002-05-13 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
A Thermodynamic Theory of Proximity Ferroelectricity
本文提出邻近铁电性的一般Landau-Ginzburg理论，揭示非铁电层与铁电层界面处通过自洽内电场和带电缺陷降低矫顽场，实现集体切换，并预测介电/顺电层可被诱导铁电性。
2025-04-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Co-substituted BiFeO3: electronic, ferroelectric, and thermodynamic properties from first principles
铋铁氧体BiFeO3是一种多铁性固体，由于铁电极化增强了光生载流子的分离，因此作为潜在的光催化材料越来越受到关注。为了寻找既能控制能带结构又能保持或提高铁电性能的方法，我们采用密度泛函理论研究了BiCoxFe 1 xO 3（0 < x < 0.13）固溶体的热力学、电子学和铁电性质.我们表明，钴取代的带隙可以从2.9 eV减少到2.1 eV，同时增加自发极化，这是与一个显着较大的Born有效电荷的Co相比，Fe阳离子。我们讨论了钴杂质之间的相互作用，这是强烈的吸引力，并会驱动聚集的钴，证明了蒙特卡罗模拟。因此，预测相分离成富Co相是化学上优选的，并且均匀固溶体只能以亚稳形式存在，受到缓慢阳离子扩散动力学的保护。最后，我们讨论了纯的和Co取代的BiFeO3与相关的氧化还原电位的能带排列，在其适用性的上下文中，在氧化还原。
2022-08-04 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.comp-ph
Landau theory for the phase diagram of the multiferroic Mn$_{1-x}$(Fe,Zn,Mg)$_{x}$WO$_{4}$
本文对多铁性Mn $_{1-x}$ M $_{x}$ WO $_{4}$（M=Fe，Zn，Mg）的温度-磁场-浓度相图进行了理论分析。中间相也是铁电的。分析使用半唯象朗道理论，基于海森堡哈密顿与单离子各向异性。用少量的可调参数，朗道理论给出了一个很好的适合所有三个过渡线，以及磁性和铁电序参量。磁和铁电序参量的拟合进一步提高了包括附近的过渡波动的影响。我们证明了这些材料的高度沮丧的性质，并提出了一个简单的解释与不同的磁性离子掺杂在Mn网站的戏剧性效果。该模型可以检查由一些团体提出的不同的交换耦合。小的差异可能是实验磁性参数的小误差的结果。此外，使用金兹伯格准则，我们估计的温度范围内的波动的序参量变得重要。
2012-02-17 cond-mat.mtrl-sci
Universal Properties of Ferroelectric Domains
基于Ginzburg-Landau方法，我们推广了Kittel理论，导出了多畴极化剖面P（x，z）的温度演化插值公式。我们解决了长期存在的问题，近表面的铁电畴的极化行为，并证明了极化消失，而不是通常假设的分形域分支。我们提出了一个有效的缩放方法来比较不同的域包含铁电板和薄膜的性能。
2009-03-14 cond-mat.mtrl-sci
Defect thermodynamics and kinetics in thin strained ferroelectric films: the interplay of possible mechanisms
本文从理论上描述了失配应变对应变铁电薄膜中移动缺陷动力学的影响。自洽的解决方案，通过耦合的泊松方程的电势与连续性方程的移动施主和电子浓度和时间依赖的Landau-Ginzburg-Devonshire方程显示，Vegard机制（化学压力）导致带电和电中性缺陷的重新分布，以减少在薄膜中的有效应力。内部电场，内置和去极化的，导致屏蔽空间电荷（带电缺陷和电子）附近的膜界面的强烈积累。重要的是，相应的屏蔽长度由失配应变和Vegard系数决定。移动缺陷动力学，极化和电流反转的动力学定义的施主，电子和声子的弛豫时间，失配应变，有限尺寸效应和Vegard应力之间的复杂的相互作用。
2013-11-13 cond-mat.mtrl-sci
Zig-zag charged domain walls in ferroelectric PbTiO$_3$
我们报道了一个带电的180 $^\circ$畴壁的铁电PbTiO $_3$，补偿随机分布的不动电荷缺陷的理论研究。为此，我们利用原子壳模型模拟和连续相场模拟的框架内的金斯堡-朗道-德文郡模型。我们预测，畴壁形成一个锯齿形图案，我们讨论了它的性能在一个广泛的间隔补偿区域的宽度，范围从一对夫妇超过一百纳米。
2022-11-09 cond-mat.mtrl-sci
Formation of vortex and antivortex polarization states in ferroelectric films
基于Landau-Ginzburg-Devonshire理论所允许的动力学模型的努力在这里提出。报道了铁电薄膜中涡旋态、反涡旋态的形成，并从理论上进行了解释。观察到了环矩的相变。通过在x-y平面内施加非均匀横向定域场，产生了涡旋-反涡旋-涡旋（V-AV-V）三重态。采用一种特殊的边界条件来保持涡旋态的精神，即边界上的净极化总是为零。这既不是周期性的，也不是开路的电边界条件。
2011-06-16 cond-mat.mtrl-sci
Dielectric, electromechanical and elastic properties of K$_{1-x}$(NH$_4$)$_x$H$_2$PO$_4$ compounds
本文给出了压电铁电体热力学理论和KH $_{2}$ PO $_{4}$型铁电体热力学特性的唯象理论的结果。可用的实验数据的KH $_{2}$ PO $_{4}$型铁电体和NH $_4$ H $_{2}$ PO $_{4}$型反铁电体的介电，压电和弹性特性的描述使用这些晶体的建议的微观理论。利用热力学理论和实验数据计算了K $_{1-x}$（NH $_4$）$_x$ H $_2$ PO $_4$型体系的介电、压电和弹性特性。
2014-01-24 cond-mat.mtrl-sci
Paraelectric-to-ferroelectric crossover and electron dynamics from time-dependent Hartree-Fock calculations
近年来，研究人员发现了具有结构顺序不同于原始顺序的激发畴的电子的各种激发态。利用含时Hartree-Fock近似研究了电子系统和声子系统的动力学。我们研究了自旋自由度的时间演化。我们发现了一个热激发的顺电-铁电交叉。亚稳态是自旋皮尔斯态。我们还研究了四分之一充满时电子系统的朗道展开。
2007-11-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Polarization and magnetization dynamics of a field-driven multiferroic structure
本文研究了铁电/铁磁体界面上的静电屏蔽引起的线性磁电耦合的多铁性链。利用基于耦合Landau-Khalatnikov方程和有限温度Landau-Lifshitz-Gilbert方程的方法，从理论上研究了外磁场和电场作用下的动态铁电和磁响应。此外，我们比较了蒙特卡罗计算。结果表明，对于BaTiO_3/Fe材料参数，极化和磁化强度可分别由外加磁场和电场控制。
2010-07-09 cond-mat.mtrl-sci
On-demand phase-field modeling: Three-dimensional Landau energy for HfO2 through machine learning
Institute for Materials Research, Tohoku University（东北大学材料研究所）
本研究利用机器学习技术构建HfO2的三维Landau能量模型，揭示了反极模式对极性模式的耦合行为及表面效应的影响。
2025-12-18 cond-mat.mtrl-sci
Smearing of phase transition due to surface effect in ferroelectric nanostructures
通常用于铁电薄膜和纳米结构的朗道型方法中的边界条件必须被修改以考虑铁电体（FE）的表面是"场“型缺陷。表面（界面）场耦合到极化的正常分量，结果，二阶相变通常被抑制，并且响应中的异常被洗掉，如实验所观察到的。
2004-12-21 cond-mat.mtrl-sci
Extended free-energy functionals for achiral and chiral ferroelectric nematic liquid crystals
针对极性向列相液晶缺乏理论描述的问题，本文发展了Landau型平均场理论，扩展了自由能泛函，揭示了手性体系中的竞争机制，为极性液晶结构研究提供理论基础。
2024-01-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Thermodynamics and dielectric anomalies of DMAAS and DMAGaS crystals in the phase transitions region (Landau theory approach)
本文用朗道展开式对DMAAS和DMAGaS铁电晶体的热力学进行了简单的描述。建立了发生相变的条件，并得到了相变温度。描述了外部静水压力对相变的影响。研究了介电磁化率分量的温度行为及其在相变点附近的异常。所得结果与实验数据进行了比较。
2000-01-12 cond-mat.mtrl-sci
Thermodynamics and dielectric response of $\text{BaTiO}_3$ by data-driven modeling
从第一性原理对铁电材料进行建模是密度泛函理论的成功之一，也是许多开发工作的驱动力，需要精确描述驱动自发对称性破缺和宏观极化出现的电子过程和热力学平衡。我们展示了一个集成的机器学习模型的开发和应用，该模型描述了钛酸钡（$\text{BaTiO}_3$），一种原型铁电体的结构，能量和功能特性。该模型使用从头计算作为参考，并实现准确而廉价的预测能量和极化的时间和长度尺度上，是无法直接从头建模。这些预测使我们能够评估铁电转变的微观机制。Ti偏离中心状态的有序-无序转变的存在是铁电转变的主要驱动力，即使对称性破缺和单元畸变之间的耦合决定了中间部分有序相的存在。此外，我们彻底探测的静态和动态行为的$\text{BaTiO}_3$跨越其相图，而不需要引入一个粗粒度的描述的铁电转变。最后，我们应用极化模型来计算材料的介电响应特性在一个完全从头算的方式，再次再现正确的定性实验行为。
2022-09-12 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Creation, annihilation and transport of nonmagnetic antiskyrmions within Ginzburg-Landau-Devonshire model
本研究验证了离散化Ginzburg-Landau-Devonshire模型中存在非磁性反斯格明子拓扑缺陷，通过相场模拟探究电场调控其产生、移动的机制，发现湮灭过程存在离散中间态阶梯。
2024-10-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci nlin.PS
Phenomenological theory of a single domain wall in uniaxial trigonal ferroelectrics: lithium niobate and lithium tantalate
基于Ginzburg-Landau-Devonshire理论，对单轴三角铁电体钽酸锂和钽酸锂的畴壁进行了唯象处理。考虑了极化和应变对畴壁能量的贡献随取向的变化。解析表达式的开发进行了数值分析，以确定最小的极化，应变和能量配置的畴壁。据发现，六边形的y-壁是优选的x-壁在这两种材料。这与化学计量组成晶体中畴几何形状的实验观察结果一致。
2005-05-18 cond-mat.mtrl-sci
Nonuniform States in Ferroelectrics and Antiferroelectrics. States with Negative Interphase Energy
的铁电体和反铁电体类型的偶极子订购的能量的差异很小的物质中的相的稳定性的详细调查的结果。结果表明，局部分离的铁电和反铁电相畴的相互作用稳定了样品的非均匀状态。分析了在不同的偶极有序物质中共存的铁电相和反铁电相畴所引起的物理现象。考虑了共存相非均匀状态系统在改变外部热力学参数（温度、压力、电场和化学成分）作用下的行为特点。
2010-12-13 cond-mat.mtrl-sci
Stability, Evolution and Switching of Ferroelectric Domain Structures in Lead-free BaZr$_{0.2}$Ti$_{0.8}$O$_3$-Ba$_{0.7}$Ca$_{0.3}$TiO$_3$ System: Thermodynamic Analysis and Phase-field Simulations
无铅铁电体系$(1-x)$ BaZr $_{0.2}$ Ti $_{0.8}$ O $_{3}$ - $x$ Ba $_{0.7}$ Ca $_{0.3}$ TiO $_{3}$中增强的室温机电耦合在$x=0.5$处的BZCT（缩写为BZCT）归因于在末端菱面体（$R$）BZT和四面体（$T$）BCT相之间存在含有中间正交（$O$）相的准同型相区（MPR）。然而，关于BZCT在室温下的形态相变存在模糊性-虽然一些实验表明MPR内存在单个$O$相，但其他实验表明三个极性相（$T+R+O$）共存。因此，为了理解极性相的热力学稳定性及其与BZCT中准同型相变过程中机电开关的关系，我们基于极性各向异性理论建立了一个朗道势。由于固有的电致伸缩各向异性的机电加工的功能的变化，我们建立了我们的潜在的参数和电致伸缩系数之间的相关性。我们还进行了相场模拟的基础上，这种潜力，以证明从单相$O$到三相$T+R+O$在等摩尔组成的电致伸缩各向异性的增加的域配置的变化。无扩散相图和相应的压电系数从我们的模型比较好的实验结果。电致伸缩各向异性的增加增加了在环境温度和压力下的自由能的简并性，导致极性各向异性降低，尽管存在伴随的机电各向异性的增加，其表现为有效纵向和横向压电系数$d_{33}$和$d_{31}$之间的差异的增加。
2021-01-08 cond-mat.mtrl-sci
Finite size effects in ferroelectric-semiconductor thin films under open-circuited electric boundary conditions
利用Landau-Ginzburg-Devonshire理论和连续介质静电理论分析了开路电边界条件下铁电-半导体薄膜中有限尺寸效应的一般特征。薄膜临界厚度的温度依赖性，自发极化和去极化场分布的开路膜被发现是显着不同的短路相比。特别是，我们预测的重入型过渡边界之间的单畴和多畴铁电状态，由于减少内部屏蔽效率和分析可能的实验方案，由这种机制。这一分析是相关的行为的独立的铁电薄膜和扫描探针显微镜基于实验的自由铁电表面。
2015-01-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Enhanced energy storage density by reversible domain switching in acceptor doped ferroelectrics
典型铁电体具有较大的自发极化强度Ps，但同时也具有较大的剩余极化强度Pr，这导致铁电体的储能密度较低，因此需要一种既能降低Pr又能保持Ps的机制来提高铁电体的储能性能。从而产生收缩的双磁滞回线。具有大Ps和小Pr的箍缩环因此导致增强的能量存储密度。背后的物理是一个缺陷引起的内部领域，提供了一个回复力的域切换back.The想法是通过一个时间相关的Ginzburg-Landau模拟以及BaTiO $_3$为基础的单晶和陶瓷的实验测量证明。该机理具有普遍性，适用于各种铁电体，特别是环境友好型铁电体。
2020-08-12 cond-mat.mtrl-sci
Piezoresponse of ferroelectric films in ferroionic states: time and voltage dynamics
在薄膜中，电化学表面电荷和体铁电性之间的相互作用产生了连续的耦合铁离子态。这些状态对表面的化学和电条件、外加电压和氧压非常敏感。采用Ginzburg-Landau-Devonshire描述的铁电性与离子在薄膜表面的Langmuir吸附等温线相结合的分析方法，研究了铁离子态的极化随温度、时间和电场的变化以及机电响应。的响应被发现是不可分割的，在热力学平衡和在低频率的施加电压。由于铁电极化弛豫时间和表面离子电荷密度的几个数量级的差异，在高频动态模式下，态变得可分离。这些研究提供了一个洞察纳米铁电体的动态行为与开放的表面暴露于不同种类的电化学活性气体环境。
2017-05-01 cond-mat.mtrl-sci
Thermodynamics of nanodomain formation and breakdown in Scanning Probe Microscopy: Landau-Ginzburg-Devonshire approach
采用Landau-Ginzburg-Devonshire唯象方法研究了铁电薄膜和晶体扫描探针显微镜中针尖诱导纳米畴形成的热力学。分析了偏置探针尖端引起的极化局部再分布，包括极化梯度、介电特性的场依赖性、本征畴壁宽度和膜厚度的影响。成核事件发生前畴亚临界核内的极化分布是非常平滑的，并且局限于探针下方，而静电场分布主要受探针尖端的影响。与此相反，极化分布内的稳定域是矩形状的，和相关的静电场清楚地说明了尖端诱导和去极化场分量的存在。对典型铁电材料，计算的畴形成的矫顽偏置与实验结果吻合得很好。在探针电场远小于本征矫顽场的区域中观察到的畴尖伸长的微观起源是移动的反畴壁前面的正去极化场。对于无限薄的畴壁，出现了穿过样品深度的局部畴击穿。这里得到的结果是互补的Landauer-Molotskii充满活力的方法。
2008-11-11 cond-mat.mtrl-sci
Surface Effect on Domain Wall Width in Ferroelectrics
在Landau-Ginzburg-Devonshire唯象的框架下，研究了与非均匀极化分布、应变和表面能参数有关的退极化场对铁电薄膜表面附近畴壁轮廓的影响.不均匀的弹性应力和正的表面能都导致了电屏蔽表面的壁宽化。对于弱压电耦合的铁电体，定义表面能参数的外推长度比非均匀弹性应力对壁宽的影响更大。出乎意料的是，畴壁轮廓在接近表面时遵循长程幂律，而在本体中呈指数饱和。在具有高压电耦合和可忽略的小表面能（即高外推长度）的材料中，不均匀弹性应力效应占主导地位。
2008-05-03 cond-mat.mtrl-sci
Molecular Dynamics Study of Ferroelectric Perovskites based on Effective Hamiltonians: implementation of Nose-Hoover and Parinello-Rahman algorithms
分子动力学在第一原理导出的有效哈密顿量的框架中应用于铁电钙钛矿（Zhong，Vanderbilt，Rabe，Phys. Rev. Lett. { \bf 73}（1994），1861）。其自由度为局部模态和位移模态，它们服从牛顿运动方程。实现了Nose-Hoover方法，以及Parinello-Rahman方案来执行固定温度和固定应力张量模拟。这允许研究铁电钙钛矿的热力学，并成功地再现作为例子的BaTiO $_3$的相变，极化和均匀应变随温度的演变的Monte Carlo结果。
2009-01-22 cond-mat.mtrl-sci
Effect of surface ionic screening on polarization reversal scenario in ferroelectric thin films: crossover from ferroionic to antiferroionic states
在纳米铁电体中，具有电化学性质的表面离子与铁电偶极子之间的非线性静电相互作用产生了耦合铁离子态。本文研究了表面离子形成能对铁电薄膜的极化状态、极化反转机制、电畴结构和相图的影响。利用三维有限元模拟，分析了铁电极化和离子电荷的分布和电滞回线，以及畴态的动力学。在大的参数空间上进行的这些计算描绘了作为表面离子形成能量、膜厚度、施加电压和温度的函数的单畴和多畴铁电、铁离子、反铁离子和非铁电状态的区域。我们进一步将一维体系的解析理论映射到有效Landau-Ginzburg自由能上，建立了三维数值计算结果与一维解析结果之间的对应关系。这种方法允许执行的铁离子系统的相图的概述，并探索开关和域演化现象的具体。
2017-10-30 cond-mat.mtrl-sci
Landau, Ginzburg, Devonshire and others
铁电性质的宏观建模通常是指朗道-金兹伯格-德文希尔理论。本文质疑这一术语的意义，讨论三位作者对什么是理论的贡献。分析了每种贡献的局限性。在正文中，以及在补充材料中更大程度上，朗道理论是从一个不寻常的角度提出的，从自发对称性破缺的简单力学模型开始，到伊辛模型结束。介绍的目的是强调与上述三位作者相关的宏观建模的近似特征的定性突破。
2020-08-14 cond-mat.mtrl-sci
Free-standing ferroelectric multilayers: Crossover from thin-film to bulk behavior
铁电薄膜通常具有与体铁电体非常不同的相态和物理性质。在这里，我们提出了独立的铁电弹性多层膜作为这两种材料系统之间的桥梁。使用非线性热力学理论，我们确定的温度，失配应变，和铁电材料的体积分数Fi的函数，这样的多层膜的相态。对PbTiO_3和BaTiO_3两种经典铁电体的数值计算表明，在fi -> 0和fi -> 1的极限情况下，多层膜的极化状态与薄膜和体晶的极化状态一致。然而，在中间体积分数，失配应变温度相图的多层膜有很大的不同，从外延膜。值得注意的是，在薄膜和块状晶体中不存在的铁电相可以在BaTiO 3多层膜中稳定。由于附加的可调参数和减少的钳位，铁电多层膜可能是优越的，为广泛的器件应用。
2010-12-24 cond-mat.mtrl-sci
