Interface effects in ferroelectric PbTiO$_3$ ultrathin films on a paraelectric substrate
采用原子间相互作用势方法研究了沉积在SrTiOPDMATHABMM衬底上的PbTiOPDMATHABMM铁电薄膜的界面效应。我们发现，在薄膜/衬底界面的原子位移的相关性是至关重要的稳定的铁电状态的薄膜几个单位细胞厚。我们表明，最小膜厚度的外观的自发极化畴状态是不是铁电薄膜的本征性质，但依赖于顺电衬底的极化率。我们还观察到，基板显示出一个不寻常的振荡行为的诱导极化。
2006-03-15 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
Size effects in the thin films of order - disorder ferroelectrics subject to the depolarization field
在考虑退极化场的平均场近似下，对有序-无序型铁电薄膜进行了研究。结果表明，该体系的尺寸效应可以用居里温度依赖于薄膜厚度的体系统状态方程来描述。考虑退极化场的影响，计算了从铁电相到顺电相相变的临界尺寸hc和临界温度Tc。比较了有序-无序型和位移型铁电薄膜的极化随薄膜厚度、温度和电场的变化关系。特别是，它表明，所有的偶极子成为有序的T=0独立的膜厚度h>hc相反的位移型铁电体。位移型铁电体的临界厚度比有序-无序型铁电体的大，极化分布比有序-无序型铁电体的尖锐。
2004-06-30 cond-mat.mtrl-sci
Local Ferroelectricity in SrTiO_3 Thin Films
利用共焦扫描光学显微镜研究了SrTiO_3薄膜的温度极化特性。从线性电光响应的图像中识别出均匀的面外和不均匀的面内铁电相。滞后和非滞后行为下观察到的直流偏置场。与体铁电体中的经典转变不同，在远高于介电常数最大值的温度下观察到局部铁电性。结果表明，实用的本地探针实验在理解非均匀铁电体。
2002-08-31 cond-mat.mtrl-sci
Direct Observation of Polarization vs. Thickness Relation in Ultra-Thin Ferroelectric Films
超薄铁电薄膜中极化的降低似乎是纳米级铁电性的基础。对于模型系统PbTiO 3的SrTiO 3，我们报告观察的极化与厚度的关系。从X射线衍射和总能量计算得到的铁电畴的明显的周期性变化揭示了在临界厚度~12 nm以下的极化的线性降低。独立的极化和四方性测量提供了深入了解纳米铁电体中极化和四方性之间的基本关系。
2007-04-19 cond-mat.mtrl-sci
First-principles modeling of strain in perovskite ferroelectric thin films
我们回顾了第一性原理计算在理解衬底施加的失配应变对外延生长的钙钛矿铁电薄膜的影响中所起的作用。我们这样做，通过分析的情况下，钛酸钡$_3$，补充我们以前的出版物在这个问题上的未发表的数据，以帮助详细解释这些计算是如何完成的。我们还回顾了文献中其他钙钛矿铁电薄膜材料的类似研究。
2008-01-26 cond-mat.mtrl-sci
Far infrared and terahertz spectroscopy of ferroelectric soft modes in thin films: A review
综述了基片上薄膜铁电体软模和中心模的远红外和太赫兹光谱。除了经典的位移型固有铁电体外，还讨论了初始铁电体、弛豫铁电体和多重铁电体。特别注意的是薄膜和散装材料（陶瓷和单晶）的软模式行为之间的差异和它们对低频介电常数的影响。特别强调了薄膜应变和探测波退极化电场对晶界的影响。软模光谱被证明是一个非常敏感的工具，揭示薄膜的质量。
2016-02-18 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
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
A Microscopic Model of Ferroelectricity in Stress-free PbTiO3 Ultrathin Films
利用第一性原理计算得到的微观有效哈密顿量研究了PbTiO 3薄膜的基态极化。在短路电边界条件下，厚度低至三个晶胞的（001）薄膜具有垂直极化的铁电基态，且表面极化显著增强。
2000-03-16 cond-mat.mtrl-sci
Anti-Ferroelectric Thin Films Phase Diagrams
本文研究了反铁电薄膜的相变和极性的尺寸效应。我们改进了Kittel提出的现象学方法。采用直接变分法求解欧拉-拉格朗日方程。导出了重整化系数随膜厚变化的自由能。得到了该系数随膜厚、温度、极化梯度系数和外推长度变化的近似解析表达式。研究了薄膜厚度减小时，反铁电双电滞回线向铁电单电滞回线的转变。提出的理论考虑解释了反铁电PbZrO_3薄膜的实验结果。
2006-08-30 cond-mat.mtrl-sci
Distribution function of the random field and polar properties of the relaxor ferroelectric films
提出了弛豫铁电薄膜性能的计算模型。该模型的基础是随机场理论。这种电场是由于薄膜表面的化学无序作用，破坏了薄膜的极性长程序，使其转变为铁电玻璃（FG）或偶极玻璃（DG）的混合态。利用随机场分布函数计算了弛豫铁电薄膜的空间分布和膜内坐标平均值。作为例子，得到了序参量与膜厚、温度和分布函数特性的关系。计算了尺寸驱动的从FG态到DG态相变的临界厚度和温度随薄膜和分布函数特性的变化关系。
2004-12-15 cond-mat.mtrl-sci
Direct evidence for ferroelectric polar distortion in ultrathin lead titanate perovskite films
用X射线光电子衍射直接研究了PbTiO_3外延薄膜中与铁电性相关的晶格内极性原子畸变和四方性。我们的测量，结合从头计算，明确地表明非中心对称的薄膜几个单位电池厚，意味着薄膜薄至3个单位电池仍然保持铁电极性失真，也表明，没有厚的顺电死层的表面。
2005-11-03 cond-mat.mtrl-sci
Phase transitions and ferroelectricity in very thin films: single- versus multidomain state
我们用连续理论讨论了在非常薄的薄膜中铁电相变到单畴和多畴状态。结果表明，在近立方铁电体的域状态可以生存到原子膜厚度，不像单域状态，这几乎总是不稳定或亚稳态。这个结论是有效的，几乎不管电极的性质（金属或半导体）和屏蔽载体是否可能存在于铁电体本身。
2006-06-07 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
Growth Window of Ferroelectric Epitaxial Hf0.5Zr0.5O2 Thin Films
亚稳的斜方晶相通常在多晶薄膜中获得，而在外延薄膜中，其形成的研究要少得多。我们已经生长Hf0.5Zr0.5O2薄膜的脉冲激光沉积，和生长窗口（沉积过程中的温度和氧气压力和膜厚）的外延稳定的铁电相映射。剩余的铁电极化，高达约24 μ C/cm 2，取决于正交相和晶面间距的量，并随着温度和压力的固定膜厚度增加。漏电流随着厚度或温度的增加而减小，或者当降低氧气压力时减小。矫顽电场（EC）取决于厚度（t），根据矫顽电场（EC）-厚度（t）-2/3缩放，这是在铁电氧化物中首次观察到的，并且缩放延伸到低至约5 nm的厚度。经过验证的能力，定制高品质的外延铁电Hf0.5Zr0.5O2薄膜的功能特性铺平了道路，了解他们的铁电性能和原型设备。
2019-02-27 cond-mat.mtrl-sci
Fast Molecular-Dynamics Simulation for Ferroelectric Thin-Film Capacitors Using a First-Principles Effective Hamiltonian
采用快速分子动力学方法研究了BaTiO_3铁电薄膜电容器在短路和外加电压作用下的性能。基于第一性原理有效哈密顿量的分子动力学模拟阐明了铁电体和电极之间的死层（或钝化层）对电容器性能的显著影响，并预测了系统在低温下不能在均匀极化铁电结构和条状铁电畴结构之间跳跃.还进行了薄膜电容器的磁滞回线的模拟，并讨论了它们对薄膜厚度、外延约束和电极的依赖性。
2008-06-12 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
Depolarization field in thin ferroelectric films with account of semiconductor electrodes
在唯象的Ginzburg-Landau理论框架内，研究了半导体电极对铁电薄膜性质的影响。自由能的泛函中包含了不同德拜屏蔽长度的半导体电极对自由能的贡献。高掺杂半导体杂质半导体电极对退极化场和薄膜性能的影响很大。
2004-11-18 cond-mat.mtrl-sci
Modelling Thickness-Dependence of Ferroelectric Thin Film Properties
我们提出了一个偏析应变模型，描述了厚度依赖的铁电薄膜的介电性能。使用唯象朗道方法，我们目前的结果为两种特定的材料，尽可能与实验和第一性原理计算进行比较。我们还建议一个“吸烟枪”台式探头来测试我们的弹性方案。
2007-10-07 cond-mat.mtrl-sci
Observation of room-temperature ferroelectricity in tetragonal strontium titanate thin films on SrTiO3 (001) substrates
研究了在SrTiO 3（001）基片上沉积的钛酸锶（STO）薄膜的铁电性能。STO层在SrTiO 3衬底上相干生长，没有面内晶格弛豫，但其面外晶格常数随着沉积过程中氧压的降低而增加。使用压电响应力显微镜和P-V测量，我们表明，我们的tetrahydrosto薄膜具有室温铁电性。我们讨论了所观察到的铁电性的可能来源。
2007-07-02 cond-mat.mtrl-sci
Short-circuit boundary conditions in ferroelectric PbTiO$_3$ thin films
研究了短路电边界条件在铁电薄膜密度泛函理论计算中的应用。模型PbTiO $_3$膜与Pt电极，我们表明，在周期性的超电池的边界条件下，电极的短路条件是等效满足两个重复的平板几何形状：一个PbTiO $_3$ /金属超晶格几何形状和周期性的金属/PbTiO $_3$ /金属/真空几何形状，其中的金属是Pt或SrRuO $_3$。我们讨论了每种几何结构在研究薄膜铁电性中的好处。
2006-05-24 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
Size effects of pyroelectric coefficient and dielectric susceptibility in ferroelectric thin films
计算了铁电薄膜的高温系数、静态介电极化率分布及其与厚度的关系。并计算了上述量的温度依赖性。对于计算，我们使用朗道唯象理论，导致拉梅方程。这些方程的边界条件与不同的外推长度的表面上已经数值求解。铁电薄膜在厚度诱导铁电相变附近（即在$l\approx l_c$或$% T\approx T_{cl}$处）的热释电系数和静态介电常数的发散已被证明是铁电薄膜中最突出的尺寸效应。
2001-03-03 cond-mat.mtrl-sci
Probing of local ferroelectricity in BiFeO3 thin films and (BiFeO3)m(SrTiO3)m superlattices
采用脉冲激光烧蚀法在（001）取向SrTiO 3衬底上制备了BiFeO 3薄膜和人工超晶格（BiFeO 3）m（SrTiO 3）m（m~ 1 ~ 10个晶胞）。研究了漏电流和宏观极化随周期性的变化规律。压电力显微镜的研究表明，在BiFeO 3薄膜的情况下，大的铁电畴的存在下，而在超晶格结构的情况下，观察到的铁电畴的尺寸减小。结果表明，通过超晶格对铁电畴的改性，可以提供一个额外的控制工程畴壁介导的功能特性。
2009-02-18 cond-mat.mtrl-sci
Improper ferroelectricity in ultrathin hexagonal ferrites film
针对超薄非本征铁电六方铁氧体薄膜铁电性抑制的定量认知缺失问题，研究者通过原位RHEED研究外延h-ScFeO3薄膜的相变，结合界面钳制模型与朗道理论解释居里温度的厚度依赖性，发现临界厚度与界面钳制层特征长度成正比，为实现超薄薄膜稳定非本征铁电性提供指导。
2023-02-13 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectric thin film properties with account of metallic electrodes and depolarization field influence
在唯象Ginzburg-Landau理论的框架内，考虑了金属电极对铁电薄膜性质的影响。在自由能的泛函中考虑了不同载流子屏蔽长度的金属电极对自由能的贡献。传统的金属电极上的去极化场和膜的性能的影响被证明是实际上相同的，为双氢呋喃酮。
2004-11-17 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
Preparation and ferroelectric properties of (124)-oriented SrBi4Ti4O15 ferroelectric thin film on (110)-oriented LaNiO3 electrode
在SiO2/Si基片上涂覆（110）取向的LaNiO 3（LNO）薄膜，采用金属有机物热分解法制备了（124）取向的SrBi 4 Ti4 O 15（SBTi）铁电薄膜，αSBTi（124）的体积分数高达97%.（124）取向SBTi薄膜的反射极化和矫顽场分别为12.1 μC/cm ~ 2和74 kV/cm。在1{ \times } 10 e9次开关循环后，未观察到（124）取向SBTi薄膜的明显疲劳。此外，（124）取向的SBTi薄膜可以在大面积上使用压电模式原子力显微镜均匀极化。考虑到退火温度为650°C，每个沉积层的厚度仅为30 nm，SBTi（124）和LNO（110）面之间的长程外延关系被提出。基于SBTi和LNO的晶体结构，证明了外延关系。
2011-09-20 cond-mat.mtrl-sci
Fatigue and retention in the growth window of ferroelectric Hf0.5Zr0.5O2 thin films
外延生长窗口的Hf0.5Zr0.5O2的建立考虑到主要的铁电性能，薄膜必须同时呈现：高的反射极化，低疲劳和长的保留。薄膜和压印领域中的缺陷取决于沉积温度和氧压，分别对疲劳和保持力产生影响。疲劳随着衬底温度和压力而增加，如果使用低温，则保持时间短。当考虑所有主要的铁电性质（剩磁、耐久性和保持性）时，铁电Hf0.5Zr0.5O2的外延稳定的生长窗口较窄，但沉积温度和压力范围仍然足够宽。
2020-08-17 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectricity and strain effects in orthorhombic YMnO3 thin films
本文报道了反铁磁斜方晶YMnO_3外延[001]和[100]织构薄膜的介电性质及其在外延压应变下的变化。研究发现，在外加磁场作用下，弱应变YMnO 3薄膜的极化沿c轴方向可转换90度。当减小膜厚和增加外延应变时，铁电有序逐渐被抑制。结构，介电和磁性数据的分析表明，铁电性的抑制，当减少厚度是伴随着一个放大的比例a/b的正交结构的面内单元参数和净磁化的外观。所有结果都可以用正交晶系锰氧化物的多铁性相图来描述。
2010-12-14 cond-mat.mtrl-sci
Dynamic response of the dielectric and electro-optic properties of epitaxial ferroelectric thin films
本文分析了薄膜铁电体的动态介电和电光弛豫响应。该分析是基于弛豫的铁电畴的尺寸连续分布的逾渗理论。由此产生的时间响应由表达式（t^-m）exp（-（t/tau）^beta）描述。分析应用于KNbO 3薄膜。的偏振，双折射和介电瞬态的测量表明定性协议的模型超过11个数量级的时间。
2002-04-30 cond-mat.mtrl-sci
Room Temperature Nanoscale Ferroelectricity in Magnetoelectric GaFeO3 Epitaxial Thin Films
我们展示了室温铁电性的磁电GaFeO 3的外延薄膜。压电力的测量结果表明，180度相移的piezoresponse开关时的电场表示纳米级铁电性外延薄膜的镓铁氧体。此外，在存在和不存在外部磁场的情况下的温度相关阻抗分析清楚地揭示了跨磁转变温度的显著磁介电效应。此外，我们的第一性原理计算表明，铁离子不仅负责亚铁磁性，如前所述，但也引起了所观察到的铁电性，使GFO一个独特的单相多铁性。
2013-07-31 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
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
Coexistence of ferroelectric and ferrielectric phases in ultrathin antiferroelectric PbZrO3 thin films
Catalan Institute of Nanoscience and Nanotechnology (ICN2)（加泰罗尼亚纳米科学和技术研究所）；School of Aerospace, Mechanical and Mechatronic Engineering, The University of Sydney（悉尼大学航空航天、机械与机电工程学院）；Institut Català de Recerca i Estudis Avançats (ICREA)（加泰罗尼亚研究与高级研究学院）
研究发现超薄PbZrO3薄膜在临界厚度范围内同时存在铁电和铁铁电相，揭示了其微结构特性对性能的影响。
2024-08-01 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
Coexistence of spin glass and ferroelectricity in highly ordered Bi2FeMnO6 epitaxial thin film
在SrTiO 3衬底上成功地生长了高度有序的Bi 2 FeMnO 6外延薄膜。同步辐射X射线倒易空间成像和高分辨透射电子显微镜都证实了Bi2FeMnO6薄膜中Fe和Mn沿[111]方向交替排列。对Bi2FeMnO6薄膜的磁性和铁电性能进行了表征和分析。Bi2FeMnO6薄膜的室温铁电性得到了很好的保持。然而，非常有趣的是，Bi_2FeMnO_6薄膜表现出典型的自旋玻璃行为和非常弱的磁性，而不是通常认为的铁磁性。第一性原理计算提出了Bi2FeMnO6的自旋阻挫模型，该模型能够很好地解释Bi2FeMnO6薄膜的磁性.
2016-01-17 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
Orientation Dependence of Ferroelectric Properties of Pulsed-Laser-Ablated Bi4-xNdxTi3O12 Films
采用脉冲激光沉积技术，在SrRuO 3涂层的（100）、（110）和（111）取向SrTiO 3单晶衬底上，分别生长了（001）、（118）和（104）取向的Nd掺杂Bi_4 Ti_3 O_（12）薄膜。X射线衍射说明了一个独特的薄膜和基板之间的所有取向的外延关系。我们观察到铁电性质对膜取向的强烈依赖性，在（001）取向的膜中没有铁电活性;在（118）取向的膜中，反射极化2 Pr为12 μ C/cm 2，矫顽场Ec为120 kV/cm;在（104）取向的膜中，2 Pr = 40 μ C/cm 2，Ec = 50 kV/cm。沿c轴铁电活性的缺乏与块体材料的晶体结构的正交性质一致，如通过粉末中子衍射所确定的。
2003-07-10 cond-mat.mtrl-sci
Room-temperature relaxor ferroelectricity and photovoltaic effects in SnTiOx/Si thin film heterostructures
研究了在p型（001）Si衬底上原子层沉积（ALD）40 nm厚SnTiO $_{x}$薄膜的铁电性和光伏效应。这些膜显示出良好饱和的、方形的和可重复的磁滞回线，在室温下剩余极化为1.5 $μ$ C/cm $^{2}$，如通过面外极化对电场（P-E）和场循环测量所检测到的。在白光照射下，自发极化增加，铁电性也随之增强。铁电性表现为弛豫特性，介电峰从约0.001向约0.001移动。T = 600 K，f = 1 MHz至约500 K，100 Hz。此外，我们的薄膜在从可见光到紫外光的宽光谱照射下表现出铁电光伏行为。实验和理论计算相结合，给出了SnTiO $_{x}$薄膜的光学带隙，其光学带隙位于白光光谱的可见光区。我们的研究为开发绿色铁电SnTiO $_{x}$薄膜开辟了一条道路，该薄膜与半导体工艺兼容，可用于各种铁电和介电应用。
2017-02-15 cond-mat.mtrl-sci
Improving electrical properties of ferroelectric thin films by ultraviolet radiation
顺电相的铁电薄膜表现出两种不希望有的特性：电压-电容特性的滞后和电容的显著弛豫时间。我们的实验表明，这两个抑制是通过使用紫外线（UV）辐射与波长对应的材料禁带宽度。实验上，我们还观察到紫外辐射诱导调制的薄膜介电常数没有施加电场。这些现象被认为有着相同的起源：紫外光引起非平衡载流子的产生和铁电薄膜内部空间电荷的重新分布。
2005-09-15 cond-mat.mtrl-sci
Tuning of the depolarization field and nanodomain structure in ferroelectric thin films
铁电薄膜中金属-铁电界面的屏蔽效率对铁电薄膜的极化稳定性和功能特性起着决定性的作用。不完美的屏蔽导致强去极化场，其降低自发极化或驱动铁电畴的形成。我们证明，通过修改屏蔽在金属-铁电界面通过插入的介电间隔，去极化场的强度可以被调谐，从而用于控制纳米级域的形成。使用piezoresponse力显微镜，我们遵循的域配置的演变，以及作为去极化场强的函数的极化稳定性。
2015-07-30 cond-mat.mtrl-sci
Pb0.95La0.05Zr0.54Ti0.46O3 Thin Films For Photovoltaic Applications
铁电体已经显示出作为未来光伏应用的有前途的替代材料的潜力。近年来，铁电薄膜中高开路电压的观测在铁电光伏领域引起了相当大的兴趣。铁电光伏领域正在发展，与基于半导体的光伏技术相比，尚未完全理解。本论文主要研究铁电薄膜的光伏特性，以加深对铁电光伏的理解。本论文研究了Pb_（0.95）La_（0.05）Zr_（0.54）Ti_（0.46）O_3薄膜的光伏特性。薄膜采用溶液法和旋涂法制备。对这些薄膜的后退火工艺进行了优化，以实现所需的铁电和介电性能。建立了一个测量装置来研究器件的PV特性。电池的电流-电压（I-V）行为的参数，如电极化，退火温度，顶部电极的性质，和光照强度的依赖关系进行了研究。通过使用具有低功函数的电极，光伏响应被示出改善。建立了一个电路模型，模拟了单个铁电光电池的行为以及开路电压（Voc）和短路电流（Isc）与光强的关系。
2013-04-05 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectric imprint in annealed Bi0.9La0.1Fe0.9Mn0.1O3 thin films
本文研究了用射频溅射法在镀铂硅衬底上制备Bi_（0.9）La_（0.1）Fe_（0.9）Mn_（0.1）O_3薄膜的最佳工艺条件。在相对较低的衬底温度下沉积，然后进行适当的非原位退火的组合导致具有光滑表面形貌的薄膜和具有（100）c优选取向的高质量的单相层的形成。退火后的薄膜显示出铁电印记。
2016-03-21 cond-mat.mtrl-sci
Orientation-dependent ferroelectricity of strained PbTiO$_3$ films
PbTiO $_3$是一种简单但非常重要的铁电氧化物，已被广泛研究并广泛应用于各种技术应用中。然而，大多数先前的研究和应用是基于本体材料或常规的[ $001$ ]取向的膜。关于沿其它晶轴生长的PbTiO $_3$薄膜的研究较少。在这项研究中，第一性原理计算进行计算的PbTiO $_3$薄膜的极化由SrTiO $_3$和LaAlO $_3$衬底应变。结果表明，PbTiO $_3$薄膜的极化强度与薄膜的生长取向和单斜取向角密切相关。此外，它表明，PbTiO $_3$的铁电性主要取决于晶格的四方性，而不是简单的应变。
2015-11-10 cond-mat.mtrl-sci
Soft modes of collective domain-wall vibrations in epitaxial ferroelectric thin films
计算了外延薄膜中铁弹畴壁从平衡位置位移时的机械回复力，并讨论了它们的各种协同平移振荡模式。对于波矢量对应于第一布里渊区的中心和边界的畴壁超晶格的振动，挑选出的软模式是由最小幅度的回复力区分。结果表明，在多畴铁电薄膜中，壁振动的软模对薄膜介电常数的贡献非常大。
2000-12-28 cond-mat.mtrl-sci
Surface reconstruction and ferroelectricity in PbTiO$_3$ thin films
用原子间相互作用势方法研究了PbTiO $_3$薄膜的表面和铁电性质。我们发现，一个模型开发的散装描述适当的表面性质的PbTiO $_3$。特别是，antiferodistortive表面重建，最近观察到的X射线散射，正确地再现作为一个结果，在平衡的远程库仑和短程相互作用在表面上的变化。研究了表面重构对薄膜铁电性能的影响。在外加开路电边界条件下，该模型给出了4个单胞铁电性的临界厚度。形成反铁畸变重构的表面层参与铁电性。薄膜的四方性的降低导致具有非零面内偏振的相的稳定。发现了表面重构对面内偏振分布的特殊影响。
2005-03-21 cond-mat.mtrl-sci
Domain evolution in bended freestanding BaTiO3 ultrathin films: a phase-field simulation
过氧化物铁电氧化物通常被认为是脆性材料，然而，最近的工作[Dong等人，Science 366，475（2019）]证明了独立BaTiO 3薄膜中的超弹性。这一特性可能来源于铁电畴在弯曲过程中的演化，这在实验中是很难观察到的。因此，了解薄膜的弯曲变形、厚度和畴动力学之间的关系对于它们在柔性铁电器件中的潜在应用至关重要。本文采用相场模拟方法研究了BaTiO_3自支撑薄膜在40°大弯曲变形下的铁电极化动力学。铁电畴的演化揭示了从磁通闭合到具有“涡旋状”结构的a/c畴的转变，这是由面外铁电极化的增加引起的。此外，通过在相同的弯曲情况下改变膜厚度，我们发现只有当膜厚度达到12 nm或更高时，才出现具有“涡旋状”结构的a/c相。研究结果为弯曲铁电钙钛矿氧化物薄膜的微结构演化提供了有益的信息，为铁电薄膜在柔性电子器件上的应用提供了指导。
2020-03-29 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectric nanodomains in epitaxial PbTiO3 films grown on SmScO3 and TbScO3 substrates
用Raman光谱和压电响应力显微镜技术研究了在相同条件下用MOCVD技术在SmScO_3和TbScO_3钙钛矿衬底上生长的320 nm厚PbTiO_3铁电外延薄膜的畴结构。讨论了声子频移和典型的畴结构模。结果表明，显着不同的域结构架构：域结构的PbTiO 3薄膜生长在SmScO 3占主导地位的a-域取向，而强烈的优先c-域取向被发现在PbTiO 3薄膜生长在TbScO 3衬底上。这两种情况之间的差异可以追溯到在沉积温度下的薄膜-衬底晶格失配。
2013-04-12 cond-mat.mtrl-sci
Room Temperature Ferroelectricity in Continuous Croconic Acid Thin Films
在室温下的铁电性已被证明在纳米薄准2D克酮酸薄膜，在宏观电容器几何的极化磁滞回线测量，随着观察和操纵的纳米级域结构的压电响应力显微镜。通过在高真空中使用低蒸发温度抑制热分解，结合远离热平衡的生长条件，实现了氢键键合的克糖酸的连续薄膜的制造。对于标称覆盖率>=20 nm，可以获得平均晶粒尺寸为50-100 nm和粗糙度为3.5 nm的准2D和多晶膜。自发的铁电畴结构的薄膜已被观察到，并出现相关的晶粒图案。这种无溶剂生长方法的应用可能是开发用于电子应用的柔性有机铁电薄膜的关键。
2016-08-09 cond-mat.mtrl-sci
Flexoelectricity induced increase of critical thickness in epitaxial ferroelectric thin films
挠曲电描述了绝缘晶体中极化和应变/应力梯度之间的耦合。本文利用Landau-Ginsburg-Devonshire唯象方法，发现挠曲电性可以增加外延BaTiO 3薄膜的理论临界厚度，低于该厚度时，可切换的自发极化消失。这种增加是显着的拉伸薄膜，而微不足道的压缩薄膜由于电致伸缩引起的势垒，这很容易被破坏的挠曲电，铁电态和顺电态之间的拉伸薄膜。此外，由于挠曲电效应，即使在临界厚度以下，薄膜仍处于单极状态。
2012-04-30 cond-mat.mtrl-sci
Incipient ferroelectricity in 2.3% tensile-strained CaMnO3 films
在（001）取向的LaAlO_3衬底上生长的CaMnO_3外延薄膜在25K以下具有初始铁电性。光学二次谐波产生（SHG）用于检测初始偏振。二次谐波分析表明，具有正交b轴面内取向的CaMnO 3微晶有助于沿正交a轴取向的电极化的强度（分别为1.0 μ m和1.5 μ m）。c）轴与密度泛函计算的预测一致。
2012-05-08 cond-mat.mtrl-sci
Possible Electrochemical Origin of Ferroelectricity in HfO2 Thin Films
最近在HfO_2薄膜和相关材料中观察到的异常铁电性引起了人们的广泛兴趣，并导致出现了许多与所观察到的行为相竞争的模型。在这里，我们开发的电化学机制观察到的铁电性的行为，即集体现象的弹性和电偶极子起源于氧空位形成在附近的膜表面，以及从晶界和其他类型的不均匀性内的膜。铁电相的产生是由于“电化学”耦合，即无所不在的电致伸缩和“化学”压力的共同作用，这导致依赖于极化P的有序-无序型热力学泛函中二次项α *P^2中的正系数α的符号改变。负系数α成为向长-范围有序的铁电相，其自发极化P在垂直于膜表面的方向上。利用上述观点，我们估计在厚度小于（20 - 30）nm的HfO_2薄膜中，氧空位可以诱导出高达（0.05 - 0.2）C/m^2的可逆铁电极化。半定量协议与现有的实验数据证明。
2018-11-24 cond-mat.mtrl-sci
