First-Principles Many-Body Investigation of Correlated Oxide Heterostructures: Few-Layer-Doped SmTiO$_3$
相关氧化物异质结构是凝聚态研究中的一个具有挑战性的问题，因为它们的结构复杂性与有效单粒子图像之外的电子态交织在一起。通过探索SmTiO $_3$掺杂几层SrO的相关电子结构，我们提供了这样的系统的复杂性的洞察。此外，它示出如何先进的结合带理论的水平上的Kohn-Sham密度泛函理论与显式多体理论的水平上的动力学平均场论提供了一个足够的工具来应付这个问题。带绝缘，金属和莫特临界电子区域的共存被揭示在个别异质结构与多轨道流形。有趣的轨道极化，金属和莫特层之间的定性变化也遇到了。
2017-09-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Comparative study of LaNiO$_3$/LaAlO$_3$ heterostructures grown by pulsed laser deposition and oxide molecular beam epitaxy
与不同沉积技术相关联的生长条件的变化可以极大地影响复合氧化物异质结构的相稳定性和缺陷结构。我们合成的超晶格的顺磁性金属LaNiO 3和大带隙绝缘体LaAlO 3原子层的分子束外延（MBE）和脉冲激光沉积（PLD），并比较其结晶度，微观结构所揭示的高分辨率透射电子显微镜图像和电阻率。MBE样品显示出更高的堆垛层错密度，但更光滑的界面和通常更高的电导率。我们的研究确定了MBE和PLD生长的机遇和挑战，并作为钙钛矿氧化物沉积技术选择的一般指南。
2017-01-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Resistive hystersis effects in perovskite oxide-based heterostructure junctions
本文报道了氧化物基金属/铁电/金属（MFM）结的电学和结构特性。异质结构由作为金属层的La0.7Ca0.3MnO3（LCMO）和作为铁电层的BaTiO 3（BTO）的叠层组成。采用光刻和氩离子刻蚀技术在LCMO/BTO/LCMO异质结上制备了尺寸为400 × 200 μ m ~ 2的结基器件。测量了MFM结的直流电流-电压特性。在300 K时，器件表现出线性（I-V）特性，而在77 K时，（I-V）曲线表现出一些可重复的开关行为，具有明确的剩余电流。所得到的电阻调制与已经报道的显示电阻切换的铁电层中的电阻调制非常不同。提出了一个模型来解释这些数据
2006-10-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Tunneling Electroresistance Induced by Interfacial Phase Transitions in Ultrathin Oxide Heterostructures
利用铁电控制电子输运是氧化物异质结构中的一项新兴技术。许多以前的研究在FE隧道结（FTJ）利用单独的静电势的差异，引起的FE极化方向的变化，在FTJ。在这里，我们表明，在实践中的两个极化状态之间的结电流比可以进一步提高相关的电子氧化物电极中的静电改性，并FTJs与纳米薄层可以有效地产生一个相当大的电阻比在室温下。为了理解这些令人惊讶的结果，我们采用了一个额外的控制参数，这是相关的电子氧化物的电子和磁性相边界的交叉。在异质界面处的FE诱导的相位调制最终导致增强的电阻效应。我们的研究强调了异质界面自由度之间的强耦合可以在氧化物电子学中产生多功能和新颖的应用。
2013-11-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Observation of strontium segregation in LaAlO$_{3}$/SrTiO$_{3}$ and NdGaO$_{3}$/SrTiO$_{3}$ oxide heterostructures by X-ray photoemission spectroscopy
用脉冲激光沉积法在TiOPDMATHABMN封端的SrTiOPDMATHABMM单晶上生长了不同厚度的LaAlOPDMATHABMM和NdGaOPDMATHABMM薄膜，并用软X射线光电子能谱对其进行了研究。通过改变光子能量$hν$和发射角$Θ$来调整测量的表面灵敏度。与其他元素的芯能级相反，Sr $3d$线显示出对于更高表面灵敏度的意外分裂，表明存在第二种锶组分。从我们的定量分析，我们得出结论，在生长过程中，锶原子扩散远离衬底和偏析在异质结构的表面，可能形成氧化锶。
2014-01-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Tunable perpendicular exchange bias in oxide heterostructures
交换偏置效应是磁存储器和自旋电子器件的重要组成部分。尽管最近的研究已经表明，垂直于器件平面的各向异性提供了优异的热噪声稳定性，但是已经证明在薄膜结构中实现垂直交换偏置是非常困难的。在这里，我们证明了一个强大的垂直交换偏置效应的异质结构的准二维倾斜反铁磁体La $_2$ CuO $_4$和铁磁（La，Sr）MnO $_3$的臭氧辅助分子束外延合成。这种效应的大小可以通过铜酸盐层的掺杂水平来控制。因此，层状氧化物的倾斜反铁磁性是磁性器件中单轴各向异性的一个新的和潜在的强大来源。
2019-09-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Correlated Quantum Phenomena of Spin-Orbit Coupled Perovskite Oxide Heterostructures: Cases of SrRuO3 and SrIrO3-Based Artificial Superlattices
本综述探讨4d和5d氧化物超晶格中自旋-轨道耦合驱动的关联量子现象，涵盖结构调制、电子与磁性质，揭示超晶格设计如何催生新功能。
2023-12-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Defect engineering in oxide heterostructures by enhanced oxygen surface exchange
具有良好控制的组成和结构的材料的合成提高了我们对其固有电输运性质的理解。原子控制生长的最新进展已被证明是至关重要的，使外延氧化物异质结构中的新的物理现象的研究。然而，这些现象可以通过作为掺杂和杂质散射的外部源的缺陷的存在下的影响。因此，控制这种缺陷的性质和密度是必要的，我们要充分了解材料的固有特性，并利用它们在未来的设备技术。在这里，我们表明，掺入的锶铜氧化物纳米层强烈降低了杂质散射在氧化物LaAlO 3-SrTiO 3（001）异质结构的导电界面，打开大门，高载流子迁移率材料。我们建议，这种远程铜酸盐层有利于增强抑制氧缺陷，通过减少异质界面膜系统中的氧交换的动力学势垒。这种受控缺陷工程的设计概念在其中增强的氧表面交换起着至关重要的作用的应用中可能具有显著的重要性。
2013-06-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Microscopic model for the ferroelectric field effect in oxide heterostructures
为了研究含铁电组分的氧化物异质结构，引入了一个描述铁电场效应的微观模型哈密顿量。长程库仑相互作用被纳入作为一个静电势，解决自洽连同电荷分布。一个通用的双交换系统被用作导电沟道，外延连接到铁电栅极。所观察到的铁电屏蔽效应，即界面附近的电荷积累/耗尽，示出驱动界面相变，引起强大的磁电响应和双极电阻开关，定性与以前的密度泛函理论计算。该模型可以很容易地适应其他材料通过修改的导电通道的哈密顿量，它是有用的模拟铁电场效应器件，特别是那些涉及强相关的电子元件从头算技术是很难应用。
2011-09-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
La interstitial defect-induced insulator-metal transition in oxide heterostructures LaAlO3/SrTiO3
过氧化氢氧化物界面因其基础物理和全氧化物电子学应用前景而引起了人们极大的研究兴趣。基于第一性原理计算，我们提出了LaAlO 3/SrTiO 3（110）中表面La间隙促进界面绝缘体-金属转变的新理论.与表面氧空位对LaAlO 3/SrTiO 3（001）界面的绝缘体-金属转变起决定性作用相比，我们发现表面La空位在实验上更接近实际，更易于操作，并且在大气环境中更稳定。有趣的是，这些表面La晶体在导电的LaAlO 3/SrTiO 3（110）界面上也诱导出具有Ti dyz/dxz特征的自旋分裂态。另一方面，对于绝缘的LaAlO 3/SrTiO 3（110）（<4个晶胞LaAlO 3厚度），在LaAlO 3侧发现La（Al）和O原子之间的畸变，部分地补偿了偏振发散。我们的研究结果揭示了LaAlO 3/SrTiO 3（110）异质结构中金属-绝缘体转变的起源，也揭示了LaAlO 3/SrTiO 3（110）异质结构在电子和磁性应用中的新的可能性。
2017-10-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Atomistic Engineering of Phonons in Functional Oxide Heterostructures
声子工程，即，晶体中的集体晶格振动对于操纵材料的物理性质如热输运、电子-声子相互作用、晶格振动的限制和光学偏振是必不可少的。声子工程的大多数方法在很大程度上限于典型半导体的高质量异质结构。然而，人工工程的声子在各种材料的功能特性，如复杂的氧化物，将产生前所未有的应用相干可调声子在未来的量子声学器件。在这项研究中，我们展示了人工工程的声子在原子级SrRuO 3/SrTiO 3超晶格，其中可调谐的声子模式，通过共焦拉曼光谱观察。特别地，相干超晶格导致声学声子色散的回折，导致太赫兹频域中的带折叠声学声子。我们可以通过原子尺度的精确厚度控制进一步微调频率从1到2 THz。此外，我们观察到一个极性光学声子起源于人工氧化物超晶格中的局部反转对称性破缺，表现出涌现功能。我们的方法的原子级异质结构的复杂氧化物将大大扩展材料系统的量子声学器件，特别是与功能集成的可行性。
2022-02-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Charge transfer driven emergent phenomena in oxide heterostructures
复合氧化物表现出许多有趣的现象，包括金属-绝缘体转变、铁电性/多铁性、巨磁电阻和高转变温度超导性。外延薄膜生长技术的进步使我们能够以原子精度组合不同的复合氧化物并形成氧化物异质结构。最近的理论和实验工作表明，跨氧化物界面的电荷转移通常会发生，并导致大量的多样性涌现的界面特性，这是不表现出散装成分。在这篇报告中，我们回顾了氧化物异质结构中跨界面电荷转移的机制和物理后果。各种氧化物异质结构的理论建议和实验测量进行了讨论和比较。我们还回顾了用于计算氧化物界面电荷转移的理论方法，并讨论了理论上的成功和挑战。最后，对全文进行了总结，并对未来的研究进行了展望。
2017-05-19 cond-mat.str-el
Electron-Hole Liquids in Transition Metal Oxide Heterostructures
适当设计的过渡金属氧化物异质结构，涉及小带隙莫特绝缘体被认为是支持空间分离的电子和空穴气体在平衡。有利于激子态形成的空间分离和载流子密度是可实现的。激子态可能表现出潜在的新颖性质。给出了能量估计，讨论了候选材料系统，并提到了大光伏效应的可能性
2010-04-25 cond-mat.str-el
Nanoscale Phenomena in Oxide Heterostructures
在创建复杂的氧化物异质结构（在两种不同的过渡金属氧化物之间形成的界面）方面的最新进展已经预示着材料和物理研究的新时代，使得能够将一组独特多样的共存物理性质与不断增加的实验控制程度相结合。这些系统已经展示了各种各样的现象，如超导性，磁性和铁弹性，所有这些都是门可调的，证明了它们对基础发现和技术创新的承诺。为了充分利用这种丰富性，有必要在最小尺度上理解和控制物理学，这使得纳米探针的使用至关重要。使用原型LaAlO $_3$ /SrTiO $_3$接口为指导，我们探索了令人兴奋的发展，在物理的氧化物基异质结构，重点是纳米结构和纳米探针，以解开其复杂的行为。
2014-01-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Understanding the role of exchange and correlations in complex oxides under strain and oxide heterostructures
复合氧化物和氧化物异质结构的研究在过去几十年的大部分时间里都占据了凝聚态物质实验和理论研究的主导地位。强大的实验技术，如分子束外延和脉冲激光沉积，使制造具有原子级尖锐界面的氧化物异质结构成为可能，而越来越复杂的第一原理方法，包括密度泛函理论（DFT）补充哈伯德U校正和混合泛函，并且超越DFT技术，如动态平均场论（DMFT）使得理解这种相关氧化物和氧化物界面更容易。高迁移率二维电子气的出现，具有巨大的光电导、大的负磁阻、超导、铁磁性等迷人的性质，以及后两者的神秘共存，确实引起了凝聚态界的广泛关注。类似地，氧化物的应变调谐产生了相当大的兴趣，特别是在最近发现了应变产生的压电方法之后。理论上的理解和预测可能出现在这种复杂的氧化物在应变和异质结构的外来相将最终导致更好的设计设备应用在这个新兴领域的氧化物电子学，随着可能发现的外来物理凝聚态系统，这可能是更广泛的意义！在这篇评论中，我们简要地看一下在氧化物的应变和氧化物异质结构的新现象的理论研究，并试图了解交换的作用，特别是相关性在产生这样的异国情调的电子状态。
2021-03-08 cond-mat.str-el
Systematic Control of Carrier Doping without Disorder at Interface of Oxide Heterostructures
我们提出了一种方法来系统地控制过渡金属氧化物异质结构的界面处的载流子密度，而不引入障碍。通过插入夹在极性层之间的非极性层，可以实现连续的载流子掺杂到界面中。这种方法使我们能够控制每单位电池系统的总载流子密度高达高值的订单单位。
2009-12-13 cond-mat.str-el
Symmetry-Tunable Environment in Functional Ferroic Heterostructures
我们展示了氧化物异质结构的生长后对称性控制的概念。功能氧化物夹在两个铁电层之间，并且通过层选择性电场极化可逆地打开或关闭氧化物成分的位置处的反转对称性。该过程的功能性通过光学二次谐波产生来监测。我们的方法被认为是其他材料和对称性的推广。因此，我们建立铁电三层结构作为器件组件，其中磁驱动的电荷，自旋和应变相关的功能可以被激活和停用。
2013-08-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ferroelectric Control of Magnetism and Transport in Oxide Heterostructures
磁性和传输是现代电子设备中的两个关键功能成分。在氧化物异质结构中，铁电性可以提供一种新的途径来控制这两个属性通过电操作，这是科学上有趣的和技术上重要的。本文简要介绍了这一快速发展的研究领域的最新进展。将涉及几个分主题。首先介绍了界面磁性的铁电极化调谐，包括磁化强度、易磁化轴、磁相以及交换偏压的调谐。其次，铁电极化的横向和隧道传输调谐将进行审查。
2014-09-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Modulation of Quantum Transport in Complex Oxide Heterostructures with Proton Implantation
National University of Singapore（新加坡国立大学）；Centre for Ion Beam Applications (CIBA), Department of Physics, National University of Singapore（新加坡国立大学物理学院离子束应用中心）；Leibniz International Joint Research Center of Materials Sciences of Anhui Province, Institutes of Physical Science and Information Technology, Anhui University（安徽大学物理科学与技术研究院安徽省材料科学 Leibniz 国际联合研究中心）；Stony Brook Institute at Anhui University, Anhui University（安徽大学石溪研究所）
本文提出利用质子注入作为精确工具调控SrTiO3基异质结构的界面输运，揭示了低通量下电荷掺杂主导和高通量下无序散射主导的非单调演化，为界面量子态的可控工程提供了新范式。
2025-11-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Dynamical mean field theory for oxide heterostructures
过渡金属氧化物异质结构通常但并非总是表现出强的电子相关性。最先进的计算占这些动态平均场论（DMFT）。我们讨论的物理情况下，DMFT是必要的，不需要，它实际上是不够的。本文以SrVO $_3$ /SrTiO $_3$为例，详细讨论了密度泛函理论（DFT）+DMFT的计算过程。第二部分回顾了氧化物异质结构的DFT+DMFT计算，重点讨论了钛酸盐、镍酸盐、钒酸盐和草酸盐。
2016-11-28 cond-mat.str-el
Novel Multifunctional Materials Based on Oxide Thin Films and Artificial Heteroepitaxial Multilayers
过渡金属氧化物具有高温超导性、铁磁性、反铁磁性、铁电性甚至多铁性等优良的物理性质。氧化物薄膜技术的巨大进步使我们能够将这些材料与半导体、正常导电、介电或非线性光学氧化物集成在复杂的氧化物异质结构中，为新型多功能材料和各种器件应用提供了基础。在这里，我们报告的组合铁磁，半导体，金属和介电材料的性能在薄膜和人工异质结构，使用激光分子束外延。我们讨论了氧化物为基础的铁磁隧道结，过渡金属-杂质半导体，本征多铁性和人工铁电/铁磁异质结构的制造和表征-后者允许应变效应的详细研究，形成自旋力学的基础。对于表征，我们使用X射线衍射，SQUID磁强计，磁输运测量，和先进的方法，透射电子显微镜的目标是相关的宏观物理性能与微观结构的薄膜和异质结构。
2010-07-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Dimer Mott Insulator in an Oxide Heterostructure
研究了在相关氧化物异质结构中设计人工莫特绝缘体的问题。我们考虑了基于离子不连续掺杂的量子限制的极限，并认为在GdTiO $_3$基质中的单个SrO层的情况下可以实现独特的二聚体莫特绝缘体。在二聚体莫特绝缘体中，电子不是局限于单个原子，而是局限于在两个TiO $_2$平面的双层上形成的分子二聚体上的键合轨道，类似于20世纪90年代研究的哈伯德阶梯的莫特绝缘状态。我们通过从头算和模型哈密顿量研究验证了二聚体莫特绝缘体的存在，并发现对于合理的Hubbard $U$值，它是稳定的和铁磁性的，具有0.65 eV量级的明确的成键/反键分裂，以及显著较小的Mott带隙，其大小取决于$U$。极性不连续性、强结构弛豫和电子关联的综合作用都有助于实现这种独特的基态。
2013-01-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Topological Hall effect in a non-magnetic metal interfaced to a canted antiferromagnetic insulator in perovskite oxide heterostructures
本文报道了 DyFeO$_3$/CaRuO$_3$ 钙钛矿异质界面中由非共面自旋织构产生的拓扑霍尔效应，在 20 K 下观测到相当于 30 T 有效磁场的阶梯状霍尔信号，证明涌现场邻近效应具有普适性并拓展了材料选择范围。
2024-06-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Geometrical lattice engineering of complex oxide heterostructures: a designer approach to emergent quantum states
十多年来，由复杂氧化物组成的外延异质结构一直吸引着研究人员，因为它们提供了多个自由度来揭示通常无法实现的多体现象。最近，除了沿着传统的[001]-方向稳定这种人工结构之外，沿着非常规晶轴调整生长方向已经被强调为实现新型量子多体相的有希望的途径。在这里，我们说明了这个快速发展的几何晶格工程领域的重点是最近的实验努力，以设计复杂的氧化物异质结构沿（111）方向的量子相位发现和潜在的应用的几个典型例子。
2016-08-18 cond-mat.str-el
Interfacial Magnetism in Complex Oxide Heterostructures Probed by Neutrons and X-rays
磁性复合氧化物异质结构是人们非常感兴趣的，因为在不同材料的界面处的大量现象可以产生全新的物理和潜在的有价值的功能。在外延层氧化物界面处的改变的磁化强度、新颖的磁耦合和涌现的界面磁性正在进行深入的研究，这形成了我们对如何利用这些材料的理解，特别是对于自旋电子学。基于中子和X射线的技术在表征界面磁结构和澄清这一快速发展领域的基础物理方面发挥了决定性作用。在这里，我们回顾了最近的一些实验结果，重点是那些通过极化中子反射计和极化x射线吸收光谱研究。最后，我们提出一些观点。
2015-09-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Coupling lattice instabilities across the interface in ultrathin oxide heterostructures
氧化物异质界面构成了在凝聚态物质中实现新功能的丰富平台。一个关键的方面是结构和电子性质之间的紧密联系，这可以通过具有不同晶格对称性的界面材料进行修改。在这里，我们确定的$\text{SrTiO}_3$，拓扑晶体金属托管之间的微妙的相互作用的自旋轨道耦合和电子相关性的$\text{SrIrO}_3$，薄膜的电子性质的电子效应的ε-tetraorbic失真。我们证明，低于在105 K的转变温度，$\text{SrIrO}_3$正交结构域直接耦合到四元结构域中的$\text{SrTiO}_3$。这迫使同相旋转轴位于平面内，并在$\text{SrIrO}_3$膜中产生二元畴结构。紧密接近的金属-绝缘体的过渡在介电$\text{SrIrO}_3$导致个别域具有强烈的各向异性的传输特性，由沿同相轴的带宽的减少驱动。钙钛矿中强的结构-性质关系使这些化合物特别适合于界面处的静态和动态耦合，为在氧化物异质结构中实现新功能提供了有前途的途径。
2020-02-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Full oxide heterostructure combining a high-Tc diluted ferromagnet with a high-mobility conductor
我们报告的高居里温度铁磁体层的高迁移率SrTiO 3（STO）基板在低氧压下处理的（La，Sr）TiO 3（Co-LSTO）组成的异质结构的生长。STO//Co-LSTO/LAO/Co隧道结中的垂直自旋相关输运测量表明Co-LSTO中存在大的自旋极化，而STO//Co-LSTO样品的平面磁输运实验证明在T = 10 K时电子迁移率高达10000 cm 2/Vs。在足够高的外加磁场和足够低的温度（H < 60 kOe，T < 4 K）下，还观察到了Shubnikov-de Haas振荡。我们提出了一个广泛的分析，这些量子振荡，并将它们与电子性质的STO，我们发现大的散射率高达~ 10 ps。因此，这项工作开辟了一种可能性，注入自旋极化电流从高居里温度稀释氧化物到同构系统具有高迁移率和大的自旋扩散长度。
2005-12-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ultrafast strain engineering in complex oxide heterostructures
我们报道了飞秒中红外辐射用于激发复杂氧化物异质结构晶格的超快光学实验。通过调谐的激发能的振动模式的基板，一个长寿命的五个数量级的增加的NdNiO 3外延薄膜的电导率被观察到作为一个结构畸变传播跨越界面。振动激发，这里扩展到广泛的异质结构和接口类，可能有利于在太赫兹重复率的电子相位控制的新策略。
2011-11-14 cond-mat.str-el
Microscopic understanding of the orbital splitting and its tuning at oxide interfaces
通过密度泛函理论框架内的Wannier投影，我们能够确定修改后的c轴跳跃和阳离子带之间的能量失配作为氧化物异质结构的$Γ$点周围的$t_{2g}$分裂的主要来源，不包括以前提出的机制，如Jahn-Teller扭曲或电场不对称。界面LaAlO $_3$，LaVO $_3$，SrVO $_3$和SrNbO $_3$与SrTiO $_3$，我们展示了如何调整这种轨道分裂，设计在界面处具有更多$d_{xy}$电子的异质结构。这种“轨道工程”是控制氧化物异质结构界面物理性质的关键。
2012-05-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Interface engineering of quantum Hall effects in digital transition metal oxide heterostructures
拓扑绝缘体的特征在于由自旋轨道耦合驱动的非平凡能带拓扑。要充分探索拓扑绝缘体的基础科学和应用，物质实现是必不可少的。在这里，我们预测，紧束缚模型和第一性原理计算的基础上，沿[111]晶轴生长的钙钛矿型过渡金属氧化物双层是二维拓扑绝缘体的潜在候选者。这些材料的拓扑能带结构可以通过改变掺杂剂离子、衬底和外部栅极电压来微调。我们预测LaAuO $_3$双层膜具有约0.15 eV的拓扑非平凡能隙，这足以在室温下实现量子自旋霍尔效应。有趣的现象，如分数量子霍尔效应，与近平坦的拓扑非平凡带发现在$e_g$系统进行了讨论。
2011-12-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Spirals and skyrmions in two dimensional oxide heterostructures
我们构建的一般自由能管辖的长波长磁性在二维氧化物异质结构，适用于磁性的微观机制无关。这导致，在弱的，但不可忽略的自旋轨道耦合的相关制度，丰富的相图包含在平面内的铁磁，螺旋，锥，和skyrmion晶格相，以及稳定的热波动的超导态。通过对一个简单的Rashba自旋轨道耦合模型的微观推导，验证了一般结论。
2014-01-07 cond-mat.str-el
Oxide 2D electron gases as a route for high carrier densities on (001) Si
氧化物异质结界面处形成的二维电子气由于其独特的物理性质和潜在的应用前景而引起人们的广泛兴趣。在常规半导体上生长这种异质结构具有将其功能与半导体器件技术集成的潜力。我们通过在硅上生长$GdTiO_3-SrTiO_3$在传统半导体上演示了2DEG。结构分析证实了异质结的外延生长与突变的界面和高度的结晶度。传输测量表明，传导是一个界面效应，与$\sim 9\times 10^{13} \; cm^{-2}$电子每个接口。良好的协议被证明之间的电子行为的结构生长在Si和氧化物衬底上，验证了这种方法的鲁棒性之间的桥梁实验室规模的样品，一个可扩展的，技术相关的材料系统。
2015-05-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Engineering the Magnetic Transition Temperatures and the Rare Earth Exchange Interaction in Oxide Heterostructures
该研究通过原子级调控双钙钛矿 RE₂NiMnO₆ 超晶格周期，实现居里温度收敛与单一磁转变，并发现界面增强 Nd-Ni/Mn 交换及场致磁矩反转。
2024-06-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Characteristic Lengths of Interlayer Charge-Transfer in Correlated Oxide Heterostructures
利用层间相互作用控制功能异质结构的原子尺度设计已成为当今最有效的界面工程策略之一。在这里，我们展示了晶体LaFeO3缓冲层对非晶和晶体LaAlO3/SrTiO3异质结构的影响。LaFeO3缓冲层作为一个积极有利的电子受体在两个LaAlO3/SrTiO3系统，导致调制的界面载流子密度，因此金属到绝缘体的转变。对于非晶和晶态LaAlO3/SrTiO3异质结构，当LaFeO3层厚度分别穿过3和6个晶胞时，发现金属到绝缘体的转变。这种不同的临界LaFeO3厚度解释的氧化还原反应介导的和极性灾难为主的电荷转移，控制界面原子接触和超导费米屏蔽效应，分别在不同的特征长度。我们的研究结果不仅揭示了复杂的层间电荷转移氧化物异质结构，但也提供了一个新的路线，以精确定制的电荷转移过程中的功能界面。
2020-03-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Topological insulators from complex orbital order in transition-metal oxides heterostructures
在二维和三维晶格模型中，人们提出了由电子-电子相互作用动态产生的拓扑带绝缘体。我们提出的证据表明，二维版本可以稳定的过渡金属氧化物的数字（111）异质结构作为纯粹的本地相互作用的结果。的拓扑阶段是伴随着自发订购的复杂的轨道，我们讨论了它们的稳定性与Hund的规则耦合，Jahn-Teller相互作用和反演对称性破缺项。作为主要的竞争对手，我们确定了自旋和磁性相。
2011-10-15 cond-mat.str-el
Enhancing triplet superconductivity by the proximity to a singlet superconductor in oxide heterostructures
我们展示了在三层氧化物异质结构中，两个相反宇称的超导体之间的相干耦合在原理上是如何实现的。由于中间层离子内强的自旋轨道耦合，单重态库珀对转变为三重态，反之亦然。这导致了三重态超导性的大幅增强，并在高于原生三重态临界温度的情况下持续存在。
2016-06-07 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Topological Phases in Oxide Heterostructures with Light and Heavy Transition Metal Ions
结合使用密度泛函理论，紧束缚模型，和Hartree-Fock理论，我们预测的拓扑相和没有时间反转对称性破缺的氧化物异质结构。我们认为这两种异质结构含有轻过渡金属离子，和那些含有重过渡金属离子。我们发现（111）生长方向自然导致在钙钛矿结构和烧绿石结构的拓扑相的有利条件。对于轻的过渡金属元素，Hartree-Fock理论预测自旋-轨道耦合通过现场多轨道相互作用有效地增强，并且可以驱动系统通过拓扑相变，而具有固有的大自旋-轨道耦合的重元素需要弱得多，甚至消失的电子相互作用来实现拓扑相。
2014-09-25 cond-mat.str-el
Interface Design Beyond Epitaxy: Oxide Heterostructures Comprising Symmetry-forbidden Interfaces
本文提出一种基于薄膜转移、无需外延生长的新型界面制备方法，成功实现了对称性不匹配的蓝宝石与SrTiO3之间的原子级清洁界面，并观察到莫尔型重构，突破了传统外延的对称性限制。
2024-03-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Carrier driven coupling in ferromagnetic oxide heterostructures
过渡金属氧化物以其复杂的磁性和电学性质而闻名。当在异质结构的几何形状，他们显示出特别的承诺自旋电子学和巨磁阻应用。在这封信中，我们提出了一种新的机制，在异质结构中的巡游铁磁材料层之间的耦合。耦合由努力通过异质结构最大限度地离域以获得动能的载流子介导。在这样做时，它们迫使组成层之间的铁磁或反铁磁耦合。为了说明这一点，我们专注于异质结构组成的SrRuO $_3$和La $_{1-x}$ A $_{x}$ MnO $_3$（A=Ca/Sr）。我们的机制是一致的反铁磁排列，这是已知发生在多层SrRuO $_3$ -La $_{1-x}$ A $_{x}$ MnO $_3$。为了支持我们的断言，我们提出了一个最小的近藤晶格模型，再现已知的磁化特性的多层膜。此外，我们讨论了异质结构的量子阱模型，并认为自旋相关的态密度决定了耦合的性质。作为一个吸烟枪签名，我们建议，双层具有相同的成分将铁磁和反铁磁耦合之间的振荡时，调整层的相对厚度。
2017-01-11 cond-mat.str-el
Enhancement of flux-line pinning in all-oxide superconductor/ferromagnet heterostructures
本文用定量磁光方法研究了YBa_2Cu_3 O_7与铁磁体La_（2/3）Ca_（1/3）MnO_3和SrRu_3组成的双层结构超导薄膜的局域临界电流密度jc。一个明显的磁滞jc被观察到这是归因于铁磁层的磁化状态。在磁涡-壁面相互作用的框架内对结果进行了讨论.
2004-01-05 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Decoupling carrier concentration and electron-phonon coupling in oxide heterostructures observed with resonant inelastic x-ray scattering
本文报道了用共振非弹性X射线散射方法在$n$ SrIrO $_3$ / $m$ SrTiO $_3$超薄超晶格中观察到的多声子卫星特征。随着$n$和$m$值的变化，能量损失谱显示出声子卫星相对强度的系统演化。使用封闭形式的解决方案的横截面，我们提取的变化，在电子-声子耦合强度作为$n$和$m$的函数。结合到SrTiO $_3$层中的可忽略的载流子掺杂，这些结果表明，电子-声子耦合的调谐可以有效地与掺杂解耦。这项工作展示了一种可行的方法来提取超晶格中的电子-声子耦合，并揭示了一种潜在的路线，用于调整这种耦合，这往往是与超导性的SrTiO $_3$为基础的系统。
2018-10-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Coupling ferroelectricity with spin-valley physics in oxide-based heterostructure
自旋和谷物理的耦合被认为是下一代自旋电子和谷电子器件的一条有前途的路线。在谷电子应用的工程功能特性的目的，我们专注于铁电异质结构BiAlO 3/BiIrO 3，其中三角晶场，层自由度和自旋轨道耦合之间的复杂相互作用介导一个强大的自旋谷耦合。此外，我们表明，铁电性提供了一个非易失性的处理来操纵和切换新兴的谷对比自旋极化。
2015-04-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Localized vs. delocalized character of charge carriers in LaAlO3/ SrTiO3 superlattices
理解氧化物层间的导电性、超导性和磁性的本质对于设计采用氧化物异质结构的电子器件具有极其重要的意义。我们证明了共振非弹性X射线散射可以直接探测氧化物异质结构中的载流子。我们的研究外延生长的LaAlO 3/SrTiO 3超晶格明确揭示了本地化和离域Ti 3d载流子的存在。这两种载流子是由界面处的极性不连续引起的氧空位和电子转移引起的。这一结果可以解释报道的理论计算和实验测量的载流子密度值之间的差异LaAlO 3/SrTiO 3异质结构。
2010-11-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Unconventional interlayer exchange coupling via chiral phonons in synthetic magnetic oxide heterostructures
声子的手征对称性破缺由于与自旋自由度的强耦合而在量子涌现现象中起着至关重要的作用。然而，手征声子-自旋耦合的直接实验证据是缺乏的。在这项研究中，我们报告了原子控制的铁磁金属（SrRuO 3）-铁磁绝缘体（SrTiO 3）异质结构中的手性声子介导的层间交换相互作用。由于非常规的层间交换相互作用，我们已经观察到旋转的磁矩作为一个功能的绝缘间隔层的厚度，导致自旋螺旋状态。声子塞曼效应进一步证实了手性声子-自旋耦合。手征声子的存在及其与自旋的相互作用以及我们的原子尺度异质结构方法为揭示手征声子在磁性材料中的关键作用打开了一扇窗户。
2022-02-03 cond-mat.str-el
Epitaxial antiperovskite/perovskite heterostructures for materials design
我们展示了氮化物反钙钛矿Mn $_{3}$ GAN和氧化物钙钛矿（La $_{0.3}$ Sr $_{0.7}$）（Al $_{0.65}$ Ta $_{0.35}$）O $_{3}$（LSAT）和SrTiO $_{3}$之间原子级尖锐界面的制造，作为氮化物-反钙钛矿/氧化物-钙钛矿异质结构的范例。结合使用扫描透射电子显微镜（STEM）、原子分辨率光谱技术和第一性原理计算，我们研究了原子尺度的结构、组成和界面结合。我们发现，反钙钛矿和钙钛矿化合物之间的外延生长介导的一个连贯的界面单层，连接两个反结构。我们预计我们的研究结果将是开发功能性反钙钛矿/钙钛矿异质结构的重要一步，以利用其功能特性的组合，包括超低功耗应用的拓扑特性。
2019-12-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Emergent properties hidden in plane view: Strong electronic correlations at oxide interfaces
在物质中发现新的集体电子态是凝聚态物理的基本目标之一。由过渡金属氧化物形成的原子级超晶格是新物理学特别有吸引力的狩猎场。在块状形式下，过渡金属氧化物表现出一系列显著的磁性，超导性和多铁性相，这些相具有极大的科学兴趣，并且可能能够提供创新的能源，安全，电子和医疗技术平台。在超晶格中，新的状态可能出现在不同材料相遇的界面处。在这里，我们用一些选定的例子说明了使过渡金属氧化物基异质结构成为新兴特性的吸引人的发现平台的基本特征，展示了电荷如何重新分布，磁性和轨道极化产生，铁电有序从由具有名义上矛盾行为的氧化物组分组成的异质结构中出现，目的是提供对氧化物界面处新行为的产生和控制的洞察，合适的机械、电学或光学边界条件和激励。
2014-08-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Factors limiting ferroelectric field-effect doping in complex-oxide heterostructures
铁电场效应掺杂已经成为一种强有力的方法来操纵相关氧化物的基态，打开了大门，一类新的场效应器件。然而，这种潜力尚未得到充分利用，因为场效应掺杂的尺寸通常比预期的要小得多。本文通过磁输运、扫描透射电子显微镜和压电响应力显微镜研究了铁电/超导异质结构（YBa_2Cu_3O_（7-δ）/BiFeO_3）中的限制因素。尽管如此，我们发现，他们是有限的摆在首位的不完全铁电开关。这可以解释的存在的优先极化方向设置的原子终端在界面处。更重要的是，我们还发现，场效应载流子掺杂伴随着载流子迁移率的强烈调制。除了通过霍尔测量的场效应的量化不是简单的，这一发现表明，铁电极化产生的相关氧化物通道的结构变化（如带电缺陷或结构扭曲）。这些发现对于理解铁电场效应和进一步增强它们的策略具有重要意义。
2019-08-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Visualizing giant ferroelectric gating effects in large-scale WSe$_2$/BiFeO$_3$ heterostructures
基于量子材料（复合氧化物、拓扑绝缘体、过渡金属二硫属化物等）的多层膜使得能够设计出能够彻底改变微电子学和光电子学的器件。然而，包含来自不同家族的量子材料的异质结构仍然很少，尽管它们将极大地拓宽可能的应用范围。在这里，我们展示了来自两个高度多功能家族的化合物的大规模整合：钙钛矿氧化物和过渡金属二硫属化物（TMD）。我们耦合BiFeO $_3$，室温多铁性氧化物，和WSe $_2$，半导体二维材料与光电子学和光子学的潜力。WSe $_2$通过分子束外延生长，并以厘米级转移到BiFeO $_3$膜上。使用角分辨光电子能谱，我们可视化的电子结构的1至3单层的WSe $_2$和证据的巨大的能量转移高达0.75 eV的铁电极化方向诱导的基础BiFeO $_3$。这样一个强大的转变打开了新的视角，在有效地操纵TMD属性的邻近效应。
2022-10-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Topological superconductivity from transverse optical phonons in oxide heterostructures
拓扑超导体在其边界和涡旋处具有Majorana费米子的特征，这对拓扑量子计算具有潜在的应用价值。已知的实验验证的物理系统与拓扑超导性的稀缺性，特别是时间反演不变的，引起了强烈的需求，以确定新的候选材料。在这项研究中，我们研究了一个异质结构的过渡金属氧化物的二维电子气（2DEG）夹在附近的顺电（PE）/铁电（FE）相变的绝缘体。它的相关特性是过渡金属自旋轨道耦合和铁电涨落产生的软奇宇称声子的结合;它引起涨落Rashba效应，可以介导时间反转不变拓扑超导的配对相互作用。由于PE / FE相变可以通过在异质结构上施加应变来驱动，因此该系统提供了可调谐的电子-声子耦合。通过对（001）[BaOsO 3][BaTiO 3]4的第一性原理计算，我们发现在（001）BaTiO 3之间的单层BaOsO 3在很宽的双向拉伸应变范围内具有很强的电子-声子耦合，因此它是一种很好的候选材料。此外，这种材料中拓扑超导性的稳定性通过其轨道物理增强，从而引起各向异性色散。
2019-07-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Topological Phase Transition Coupled with Spin-Valley Physics in Ferroelectric Oxide Heterostructures
探讨了在具有eg电子组态的铁电氧化物异质结构中实现自旋和谷物理耦合的可能性。我们表明，极性结构畸变诱导自旋谷耦合性能的外观，在同一时间负责从量子自旋霍尔绝缘相到平凡的带绝缘体的拓扑转变。耦合自旋谷物理的拓扑带反转的影响在一个非平凡的方式，而谷依赖的自旋极化的传导和价带被保存，贝里曲率和自旋谷选择规则的变化被预测，导致不同的圆二向色性响应以及谷和自旋霍尔效应。
2016-10-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Strongly enhanced Rashba splittings in oxide heterostructure: a tantalite monolayer on BaHfO$_3$
在过渡金属氧化物表面和界面处出现的二维电子气（2DEG）中，已经指出Rashba自旋-轨道相互作用，由于破缺的反转对称性和原子自旋-轨道耦合引起的动量相关的自旋分裂，可以对自旋、轨道和电荷通道中的电子有序产生深远的影响，并且可能有助于引起奇异现象，例如铁磁-超导共存和拓扑超导性。虽然一个大的Rashba分裂有望提高实验的可访问性，这种现象，它还没有被理解，我们如何才能最大限度地提高这种分裂。在这里，我们提出了一个有前途的路线，实现显着的拉什巴型带分裂使用的薄膜异质结构。基于第一性原理方法和分析模型分析，钽酸盐单层BaHfO $_3$主机二维带起源于Ta $t_{2g}$状态与强大的Rashba自旋分裂-高达近10%的带宽-在两个带的最小值和鞍点，由于最大破坏的反演对称性。这种2DEG能带结构使得这种氧化物异质结构成为一个有前途的平台，用于实现具有Majorana费米子的拓扑超导体和具有强自旋轨道耦合的电子相关物理。
2016-01-20 cond-mat.str-el
Quantitative determination of bond order and lattice distortions in nickel oxide heterostructures by resonant x-ray scattering
我们提出了一个结合研究镍$K$边缘共振X射线散射和密度泛函计算探测和区分电子驱动的有序和晶格畸变的镍酸盐异质结构。我们表明，由于低晶体对称性，结构畸变的贡献可以显着贡献的键序NdNiO $_3$参考膜的能量依赖性布拉格峰强度。对于具有磁有序的LaNiO $_3$ -LaAlO $_3$超晶格，我们建立了严格的键序参量上限.因此，我们最终确认预测的一个占主导地位的自旋密度波序参量在金属镍酸盐的准二维电子结构。
2016-04-25 cond-mat.str-el
Symmetry-engineered and electrically tunable in-plane anomalous Hall effect in oxide heterostructures
Hefei National Research Center for Physical Sciences at the Microscale, University of Science and Technology of China（合肥微尺度物质科学国家研究中心，中国科学技术大学）；Department of Physics, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学物理学院）；Key Laboratory of Materials Physics, Institute of Solid State Physics, HFIPS, Chinese Academy of Sciences（中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所材料物理重点实验室）；School of Physics, Northwest University（西北大学物理学院）；Anhui Key Laboratory of Condensed Matter Physics at Extreme Conditions, High Magnetic Field Laboratory, Chinese Academy of Sciences（中国科学院强磁场科学中心极端条件凝聚态物理安徽省重点实验室）
该研究设计了一种在氧化物异质结构中可电调制的平面内异常霍尔效应平台，通过离子液体栅极实现对称性打破的可逆调控，为探索非平凡磁序和开发可编程霍尔功能提供了新途径。
2026-01-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Honeycomb oxide heterostructure: a new platform for Kitaev quantum spin liquid
Kitaev量子自旋液体，即大规模量子纠缠态，在自然界中是非常稀缺的，寻找新的候选系统仍然是一个巨大的挑战。蜂窝异质结构可能是一个有前途的路线，以实现和利用这样一个奇异的量子相，通过提供额外的可控性的哈密顿量和设备兼容性，分别。在这里，我们提供了外延蜂窝状氧化物薄膜Na 3Co 2SbO 6，最近提出的Kitaev量子自旋液体的候选者。我们发现一个自旋玻璃和反铁磁基态依赖于钠的化学计量，这不仅意味着钠空位控制的重要性，但也强烈的挫折在Na3Co2SbO6。尽管其经典的基态，场依赖的磁化率显示出显着的标度崩溃与一个单一的临界指数，这可以解释为量子临界性的证据。其电子基态和自旋哈密顿量与Kitaev模型的预言一致。我们的工作为Kitaev量子自旋液体的实现和应用提供了一条独特的途径。
2023-02-09 cond-mat.str-el
