Polarization Enhancement in Perovskite Superlattices by Oxygen Octahedral Tilts
钙钛矿氧化物超晶格中的界面工程已经发展成为一个蓬勃发展的领域，不仅可以进一步调整特殊的性能，而且还可以获得涌现的物理现象。在这里，我们揭示了一个新的机制，提高电极化的强度的界面诱导氧八面体倾斜BaTiO 3/CaTiO 3超晶格。通过将一种新的遗传算法与密度泛函理论相结合，我们预测了生长在SrTiO 3上的1：1和2：2 BaTiO 3/CaTiO 3超晶格的真实基态具有Pc对称性和较大的固有电极化的强度（1：1为32.8μC/cm 2，2：2为35.8 μC/cm 2），甚至大于体相BaTiO 3的固有极化强度.发现氧八面体的倾斜对1：1超晶格中离面极化的增强起着关键作用，因为它大大减少了氧八面体的旋转（异相），从而显著抑制了离面极化。
2014-05-04 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
Octahedral coupling in (111)- and (001)-oriented La$_{2/3}$Sr$_{1/3}$MnO$_3$/SrTiO$_3$ heterostructures
钙钛矿中氧八面体的旋转和扭曲在决定其功能特性方面起着关键作用。在这里，我们研究如何八面体旋转可以耦合从一种材料到另一种La $_{2/3}$ Sr $_{1/3}$ MnO $_3$ /SrTiO $_3$外延异质结构的第一性原理密度泛函理论（DFT）计算，强调系统之间的重要区别取向垂直于（111）-和（001）-方面。我们发现，耦合长度的异相八面体旋转是独立的结晶面，指向一个空间效应。然而，在（111）-和（001）-取向之间，穿过界面的详细八面体结构显著不同。对于（001）取向的界面，SrTiO $_3$中的旋转轴与界面平面平行还是垂直有明显区别，而对于（111）取向的界面，SrTiO $_3$中的不同旋转轴是对称等价的。最后，我们表明，八面体耦合整个接口可以用来控制自旋密度的空间分布。
2018-06-07 cond-mat.mtrl-sci
Large isosymmetric reorientation of oxygen octahedra rotation axes in epitaxially strained perovskites
利用第一性原理密度泛函理论计算，我们发现了一个巨大的双轴应变诱导的八面体旋转轴重取向的斜方钙钛矿倾向于菱面体对称。具有不同八面体旋转幅度的晶体学等效（等对称）结构之间的过渡起源于强应变-八面体旋转耦合可用于钙钛矿和竞争八面体倾斜模式之间的能量等级。通过阐明这些标准，我们认为许多功能钙钛矿将表现出薄膜形式的转变，从而提供了一个新的景观，其中定制高度各向异性的电子响应。
2011-06-13 cond-mat.mtrl-sci
Rotational Soft Modes and Octahedral Distortion as Design Principles for Ultralow Thermal Conductivity in Halide Materials
Nanjing Normal University（南京师范大学）；Yangzhou University（扬州大学）；University of Electronic Science and Technology（电子科技大学）；Fudan University（复旦大学）
本研究通过揭示卤素-卤素相互作用引发的旋转软模和八面体畸变，提出设计超低热导率卤化物材料的新原则。
2026-02-19 cond-mat.mtrl-sci
Octahedral Rotation Induced, Antiferroelectric-like Double Hysteresis in Strained Perovskites
University of Minnesota（明尼苏达大学）
通过调节极化与旋转不稳定性，研究发现应变钙钛矿中出现类似反铁电的双滞后现象，扩展了材料搜索空间。
2024-11-25 cond-mat.mtrl-sci
First-principles prediction of oxygen octahedral rotations in perovskite-structure EuTiO3
我们提出了一个系统的第一性原理研究的钙钛矿结构的EuTiO 3的结构和振动特性。我们计算的声子谱的高对称性立方结构的原型显示出强大的M-和R-点不稳定性，表明倾向于降低结构变形组成的氧八面体的旋转和倾斜。随后对14种不同八面体倾斜模式的明确研究表明，I4/mcm、Ima和R \bar{3} c结构都具有八面体的反铁畸变旋转，其总能量显著低于原型Pm \bar{3} m结构。我们讨论了这些结构的动力学稳定性，和反铁畸变的结构扭曲的振动，光学和磁性的EuTiO 3的影响，在最近无法解释的实验观察的背景下。
2012-07-27 cond-mat.mtrl-sci
Normal Mode Determination of Perovskite Crystal Structures with Octahedral Rotations: Theory and Applications
核位分析方法用于计算具有八面体旋转的$ABX_{3}$钙钛矿多晶型物的简正模。我们提供的模式的14个小组的立方亚里斯多德描述格雷泽八面体倾斜模式，这是从旋转的$BX_{6}$八面体具有不同的意义和幅度的高对称轴。我们列出了每个倾斜系统的所有简正模，并指定了每个原子种类对模位移模式的贡献，阐明了对称性唯一模的物理意义。我们已经系统地产生了705个示意性原子位移模式的所有15个（14个旋转+1个未旋转）格雷泽倾斜系统的正常模式。我们展示了通过一些说明性的例子，如何使用这些表来识别的八面体旋转，对称呼吸，和一阶Jahn-Teller反对称呼吸扭曲的$BX_{6}$八面体，和相关的拉曼选择规则。我们预期这些表格和示意图将有助于理解块状钙钛矿的晶格动力学，并将作为阐明合成钙钛矿薄膜和超晶格中广泛物理性质的原子起源的参考点。
2013-03-04 cond-mat.mtrl-sci
Octahedral rotation-induced ferroelectricity in cation ordered perovskites
对电场可调的电、磁和轨道（EMO）材料的日益增长的需求重新引起了人们对复杂钙钛矿氧化物中的铁电性及其与EMO性质的耦合的兴趣。实现自发极化的历史设计策略涉及二阶Jahn-Teller（SOJT）活性阳离子的掺入。然而，挑战在于，这种机制仅限于特定的化学物质，并且所产生的极性畸变在很大程度上与EMO特性无关，从而限制了它们作为场可调谐多功能技术材料的用途。在这里，我们报告的晶体化学标准，绕过这些限制，并使新材料的合理设计显示八面体旋转诱导铁电性-一种创新的路线，实现电极化的强度，而不需要SOJT阳离子-从非极性积木。该策略利用了中心八面体旋转模式，其强烈耦合到EMO性质，以及在非极性$AB$ O $_3$钙钛矿中通常观察到的阳离子排序。通过将可切换的电极化的强度与过渡金属氧八面体的连接性结合，可以对材料性质进行电场控制。
2012-04-11 cond-mat.mtrl-sci
Interplay of octahedral rotations and breathing distortions in charge ordering perovskite oxides
利用群论方法研究了$AB$ O $_3$类钙钛矿的结构与性质的关系，这些钙钛矿具有八面体旋转和八面体呼吸畸变（CBD）。八面体的旋转在钙钛矿家族中是普遍存在的，而呼吸扭曲的出现-导致$B$ O $_6$八面体近似均匀膨胀和收缩的氧置换模式-在具有单一化学独特$B$ -位点的组合物中更罕见。CBD的存在依赖于$B$ -位点阳离子的电子不稳定性，轨道简并或价态波动，并且通常伴随着电荷顺序金属-绝缘体转变或$B$ -位点阳离子排序出现。我们列举了从旋转和呼吸晶格模式获得的结构变体，并制定了一个一般的朗道功能描述它们的相互作用。我们使用这些信息，并将其与统计相关技术相结合，以评估原子尺度上的临界温度代表性的电荷有序镍酸盐和铋酸钙钛矿失真的作用。我们的研究结果提供了新的微观见解的基础结构-性能的相互作用，在电子和磁性相界，建议合理的路线来定制功能氧化物的行为设计。
2013-06-06 cond-mat.mtrl-sci
Cooperative Couplings between Octahedral Rotations and Ferroelectricity in Perovskites
ABO 3钙钛矿的结构由两种类型的不稳定模式控制，即氧八面体旋转（AFD）和铁电（FE）模式。一般认为，这种AFD和FE模式倾向于相互竞争和抑制。在这里，我们使用第一性原理的方法表明，AFD-FE耦合的双重性质，从竞争到合作的AFD模式加强，发生在许多钙钛矿氧化物。我们提供了一个统一的模型，这样的双重相互作用，通过引入新的高阶耦合项，并解释原子起源的普遍空间机制方面所产生的新形式的铁电性。我们还预测，这种新形式的铁电性导致非典型的行为，如静水压力下的电极化的强度的增强。
2017-10-18 cond-mat.mtrl-sci
Emergence of Rashba-/Dresselhaus Effects in Ruddlesden-Popper Halide Perovskites with Octahedral Rotations
Ruddelsden-Popper卤化物钙钛矿是一种具有广泛可调光电性能的多功能准二维能量材料。在这里，我们使用全无机Cs $_{n+1}$ Pb $_n$ X $_{3n+1}$ Ruddelsden-Popper钙钛矿，X=I，Br和Cl系统地模拟八面体倾斜畸变对能量景观，带隙，宏观极化的影响，以及这些材料中Rashba-/Dresselhaus分裂的出现。我们构建了所有独特的$n=1$和$n=2$结构以下从八面体倾斜，并使用第一性原理密度泛函理论计算总能量，极化和能带结构，支持带隙计算使用$GW$的方法。我们的研究结果提供了设计规则，通过对每个八面体倾斜模式的反铁畸变畸变模式的振幅，方向和化学性质的相互作用，定制全无机Ruddelsden-Popper钙钛矿的结构畸变和能带结构特性。我们的工作强调，与3D钙钛矿相反，极性结构可能来自八面体倾斜的组合，并且在这类材料中的Rashba-/Dresselhaus分裂由极性畸变模式的方向和Pb-I轨道贡献决定。
2023-02-03 cond-mat.mtrl-sci
Electronic Origin of Non-Zone-Center Phonon Condensations: Octahedral Rotations as A Case Study
不稳定的区界声子模式驱动原子位移与丰富的属性。然而，不稳定性的电子起源仍有待明确解释。在这里，我们提出，属于不同波矢的布洛赫态之间的键合相互作用导致通过伪或二阶Jahn-Teller效应的不稳定性。我们的第一性原理计算和基于表象理论的分析表明，阴离子配位八面体的旋转，一个典型的例子，带边界声子凝聚，是由这种键合机制。所提出的机制对任何非带心声子凝聚都是通用的，并且可以提供一种理解晶体中结构相变起源的一般方法。
2021-06-25 cond-mat.mtrl-sci
A Corkscrew Model for Highly Coupled Anisotropic Compliance in Ruddlesden-Popper Oxides with Frozen Octahedral Rotations
一个“螺旋”的机制，耦合的变化，在平面内的旋转角度的应变沿分层轴，已被提出来解释增加的顺应性在某些Ruddlesden-Popper阶段，促进单轴负热膨胀在一个很宽的温度范围内。开发的程序来研究许多简单的，拉胀几何形状，在本研究中，我们推导出的弹性顺应性预测的螺旋机制假设四个最短的金属-阴离子键保持刚性和键角的变化建模的谐波角电位。随后，我们分析了这个模型的局限性，并表明，它可以扩展到An+1BnO 3 n +1 Ruddlesden-Popper氧化物相的一般层厚度n。
2018-10-05 cond-mat.mtrl-sci
Impact of octahedral rotations on Ruddlesden-Popper phases of antiferrodistortive perovskites
这项工作提出了最详细和最广泛的理论研究反铁畸变（AFD）钙钛矿中Ruddlesden-Popper（RP）相的结构配置，并制定了一个研究计划，可以追求任何AFD钙钛矿系统的RP相。本文系统地研究了氧八面体转动对AFD钙钛矿（A_n+1 B_nO_3 n +1）（n = 1）RP相能量的影响。30，提供了n ->无穷大的渐近结果，给出了堆垛层错之间相互作用的形式和这种堆垛层错孤立的行为。我们发现一个反距离断层之间的相互作用的强度变化多达两个因素取决于配置的八面体。我们发现，这种效应的强度可以足以（a）相对于解离成本体钙钛矿和本体A-氧化物稳定RP相或使RP相不稳定，以及（b）足以影响RP相的能量尺度以约束邻近堆垛层错的八面体的旋转状态，甚至在本体区域中的八面体自由振动的温度下。最后，我们提出的证据表明，八面体旋转的重要性可以理解的RP堆垛层错的相对两侧的氧离子之间的距离的变化。
2009-01-01 cond-mat.mtrl-sci
Extreme high-pressure distortion phase of Bi2MoO6 in Bi2Mo0.94W0.06O6 at ambient pressure for augmented octahedral rotations and metal-oxide charge transport
铋酸铋（BMO）是Aurivillius家族中最简单的化合物，作为可调谐电容器和传感器有着广泛的应用。本文研究了钨掺杂钼酸铋的结构、光学和催化性能。用Rietveld结构精修方法，利用X射线粉末衍射数据对晶体结构进行了严格的研究。拉曼散射表明，BMO的结构畸变主要是由于MoO 6八面体的刚性旋转。通过紫外-可见光谱研究发现，由于钨的引入，体系的禁带宽度增大，与纯BMO相比，W掺杂BMO表现出了显著的光催化性能。
2019-10-10 cond-mat.mtrl-sci
Dynamic control of octahedral rotation in perovskites by defect engineering
在$ABO_3$钙钛矿中设计氧八面体旋转模式是设计功能材料的有力途径。在这里，我们提出了一种策略，利用点缺陷，创建本地电偶极子和耦合到氧亚晶格，使直接驱动的旋转自由度。这种方法依赖于用较小的离子取代$A$位点，为动态地将八面体旋转耦合到外部电场铺平了道路。以菱面体LaAlO $_3$中常见的反位缺陷$\mathrm{Al_{La}}$为原型，采用原子密度泛函理论计算和有效晶格模型模拟了局域转动自由度向长距离转变的动力学过程.我们的模拟提供了一个洞察的主要参数，管理所提出的机制的操作，并允许定义筛选其他系统的指导方针，这种方法可以用于调整主机材料的属性。
2022-07-09 cond-mat.mtrl-sci
Competition and cooperation between antiferrodistortive and ferroelectric instabilities in SrTiO$_3$
我们使用密度泛函理论来探讨模型化合物SrTiO $_3$中八面体旋转和铁电性之间的相互作用。我们发现，在实验相关的范围内八面体旋转抑制铁电性，一般假设在文献中。有些令人惊讶的是，我们观察到，在较大的角度，以前减弱的铁电不稳定性显着加强。通过分析几何变化，能量，力常数和电荷，我们解释了这种转变背后的机制，从竞争到合作的八面体旋转角增加。
2013-10-23 cond-mat.mtrl-sci
Control of octahedral rotations in (LaNiO$_3$)$_{n}$/(SrMnO$_3$)$_m$ superlattices
用同步辐射衍射法测量了短周期（LaNiO $_3$）$_n$ /（SrMnO $_3$）$_m$超晶格中氧八面体的转动.的面内和面外的键角和长度被发现系统地随超晶格组合物。在具有$m>n$的结构中，旋转被抑制，产生接近立方形式的LaNiO $_3$。大旋转存在于具有$m<n$的结构中，导致SrMnO $_3$中键角减小。金属-氧-金属键长随着旋转的减少而减少，与先前在应变单层膜中观察到的行为相反。这一结果表明，超晶格结构可以用于稳定非平衡八面体行为的方式不同于外延应变，提供了一种新的手段来工程氧化物异质结构的电子和铁电性能。
2011-02-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ferroelectric order associated with an ordered occupancy at the octahedral site of the inverse spinel structure of multiferroic NiFe2O4
我们报告了一个铁电秩序在~ 98 K的NiFe 2 O 4，它进行了一个反尖晶石结构的中心对称的Fd 3 m结构在室温下。在5 kV/cm极化场强下，自发电极化的强度高达~ 0.29 μC/cm ~ 2。当施加50 kOe电场时，电极化的强度在液氮温度附近显著降低（~ 17%），这表明存在显著的磁电耦合。同步辐射衍射研究证实了在~ 98 K的结构转变为P4122空间群的非中心对称结构。极性顺序的发生与Ni和Fe原子在P4122结构的八面体位置的有序占据相关联，而不是在反尖晶石结构的八面体位置的随机占据。结果表明NiFe_2O_4是一种新型的Ⅱ型多铁性材料。
2019-03-05 cond-mat.mtrl-sci
Quantifying octahedral rotations in strained perovskite oxide films
外延应变是增强复合氧化物性能的有效途径，然而，由于难以测量薄膜中的氧位置，对原子结构如何适应应变的细节知之甚少。我们提出了一个一般的方法来确定应变氧化物薄膜的原子结构通过X-射线衍射，我们证明使用LaNiO 3膜。氧八面体的旋转和扭曲已被量化通过比较半阶布拉格峰的强度，所产生的两个单位单元周期的八面体旋转，与计算的结构因子。结合从头算密度泛函计算与这些实验结果，我们确定系统的应变如何修改这个功能氧化物的原子结构。
2010-02-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Evidence for pressure induced polarization rotation, octahedral tilting and reentrant ferroelectric phase in tetragonal (Pb0.5Bi0.5)(Ti0.5Fe0.5)O3
尽管四元PbTiO 3在压电换能器工业中具有重要的技术意义，但其高压行为作为两种完全不同的情况是相当有争议的，包括压力诱导的（1）准同型相界（MPB）样结构转变，伴随着铁电极化矢量的旋转，以及（2）反铁畸变（AFD）相变，随后出现折返铁电相，在最近的理论和实验研究中已经提出。我们试图解决这些争议，通过高分辨率的同步辐射X-射线衍射研究的压力引起的相变在四相的改性PbTiO 3组合物含有50%的BiFeO 3，其中BiFeO 3被添加到提高AFD不稳定性的PbTiO 3。本文首次提出了在中等压力pc_（1 ~2.15）GPa下AFD相变的特征超晶格反射的实验证据，与方案（2）基本一致，但高压铁电相属于单斜空间群C_c，而不是方案（2）中预测的四斜空间群I_4cm。其允许铁电极化矢量按照方案（1）旋转。结果表明，在p < 7 GPa时，Cc相的单斜畸变角和铁电极化随压力的增加而减小，但在p <2 ~ 7 GPa时，Cc相的单斜畸变角和铁电极化随压力的增加而增加，这是由于Cc-Ⅰ向Cc-Ⅱ的相变，类似于MPB体系中的MA（apc> bpc ~ cpc）向MB（apc< bpc ~ cpc）的相变。我们还表明，八面体倾斜提供了一个有效的机制，容纳压力引起的体积减少的稳定的重入铁电相CC-II。
2019-03-01 cond-mat.mtrl-sci
Octahedral rotation instability in Ba$_2$IrO$_4$
CPHT, CNRS, École polytechnique, Institut Polytechnique de Paris（CPHT，法国国家科学研究中心，巴黎综合理工学院，巴黎理工学院）
研究发现Ba₂IrO₄在I4/mmm相中存在八面体旋转不稳定性，通过第一性原理计算揭示旋转对电子结构和磁性性质的影响。
2025-12-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Rules and mechanisms governing octahedral tilts in perovskites under pressure
八面体的旋转（八面体倾斜）在ABO 3钙钛矿中很常见，并且与许多物理现象有关，从电子和磁性，金属-绝缘体转变到不适当的铁电性。流体静压是调节和控制八面体倾斜的有效方法。然而，这种倾斜的压力行为可以从一种材料到另一种材料显着不同，这种差异的起源仍然存在争议。在这项工作中，我们发现了几个新的机制，并制定了一套简单的规则，允许理解压力如何影响氧八面体倾斜，通过使用和分析各种化合物的第一原理结果。除了已知的A-O相互作用外，我们还揭示了特定的B离子和氧离子之间的相互作用对倾斜不稳定性的贡献。我们解释了以前报道的趋势，氧八面体倾斜相对于压力（dR/dP）的衍生物通常与公差因子和电离状态的A-离子，说明A-O相互作用的关键作用和压力下的变化。此外，还发现了三个新的机制/规则。我们进一步预测，极化与所谓的混合不当铁电性可以操纵流体静压，间接控制八面体旋转的幅度。
2017-06-14 cond-mat.mtrl-sci
Effect of Biaxial Strain on Cation Octahedral Rotations and Magnetic Structure of the Antiperovskite Mn$_{3}$GaN
该研究利用密度泛函理论计算 -5% 至 5% 双轴应变下 Mn$_{3}$GaN 的磁结构与电子响应，揭示其通过键长和 Mn d 态电荷重排而非八面体倾转适应应变。
2025-01-11 cond-mat.mtrl-sci
Provoking topology by octahedral tilting in strained SrNbO$_3$
本研究通过实验和计算证明，SrNbO$_3$薄膜中的八面体旋转可诱导拓扑保护的狄拉克能带交叉，为过渡金属氧化物的量子拓扑相工程提供了新途径。
2023-11-10 cond-mat.mtrl-sci
Interplay of Spin-Orbit Interactions, Dimensionality, and Octahedral Rotations in Semimetallic SrIrO$_3$
我们采用反应分子束外延合成的亚稳态钙钛矿SrIrO $_{3}$和利用{ \it在原位}角分辨光电子能谱，揭示其电子结构作为一个外来的窄带半金属。我们发现非常窄的带，起源于强自旋轨道相互作用，维数，和在平面和平面外的IrO $_6$八面体旋转的汇合。大量具有强烈混合轨道特征的能带的部分占据表明单带莫特图的崩溃，该莫特图表征其绝缘二维对应物Sr $_{2}$ IrO $_{4}$，说明了操纵自旋-轨道相互作用和电子-电子相互作用之间微妙平衡的结构-性质关系的力量。
2015-01-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Correlation-Induced Octahedral Rotations in SrMoO$_3$
氧八面体的畸变影响钙钛矿氧化物的基本电子结构，例如它们的带宽和交换相互作用。利用基于密度泛函理论和动力学平均场论（DFT+DMFT）的从头算方法，我们研究了SrMoO $_3$的晶体和磁性结构.将我们的结果与DFT+ $U$在相同的基础上进行比较，我们发现DFT+ $U$高估了磁有序的倾向，以及八面体旋转，导致不同的基态结构。这表明，即使在中等相关的金属，如SrMoO $_3$中，结构畸变对电子相关效应和所考虑的磁状态也是高度敏感的。此外，通过比较不同的向下折叠方案，我们证明了DFT+DMFT方法获得结构特性的鲁棒性，突出了其应用于广泛材料的多功能性。
2021-07-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Electric field driven octahedral rotation in perovskite
MO6（M =过渡金属）八面体的旋转是钙钛矿材料的物理性质的关键决定因素。因此，在凝聚态研究中最重要的目标之一，调谐物理性质，可以通过控制八面体旋转（OR）来实现。在这项研究中，它表明，OR可以驱动的电场在Sr $_2$ RuO $_4$。Sr $_2$ RuO $_4$表面层中的旋转八面体在加入K后恢复到未旋转的体相结构。理论研究表明，Sr $_2$ RuO $_4$中的OR起源于表面电场，该电场可通过K层的屏蔽效应进行调节。这项工作不仅确立了OR角的变化可以由电场引起，而且还提供了一种控制OR的方法，这是朝向原位控制钙钛矿氧化物的物理性质的重要一步。
2020-12-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Conductivity of twin walls - surface junctions in ferroelastics: interplay of deformation potential, octahedral rotations, improper ferroelectricity and flexoelectric coupling
分析了铁弹材料中孪晶畴壁面结的电子和结构现象。应变引起的能带结构的变化引起的载流子积累通过变形势机制，结构序参量梯度，旋转和挠曲电耦合进行了探讨。近似分析结果表明，由于旋致伸缩耦合作用，双壁-表面结附近存在非均匀弹性应变，通过形变势和弯电耦合机制降低了局域带隙。这是铁弹性体中双壁静电电导率的直接机制，并通过扩展，在多铁性和铁电性。另一方面，挠曲电和旋转致伸缩耦合导致在双壁-表面结附近出现与结构序参量梯度成比例的不适当极化和电场。认为导致载流子积累的“弯转”场是双壁导电的间接机制。直接和间接机制的比较说明了复杂的范围内的现象直接负责畴壁的静态电导率的材料与多个序参量。
2012-05-20 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
Octahedral rotation patterns in strained EuFeO3 and other Pbnm perovskite films: Implications for hybrid improper ferroelectricity
我们报道了在Pbnm型钙钛矿薄膜中外延应变与同相旋转轴的晶体学取向和A位位移之间的关系。在立方或菱面体衬底上的EuFeO 3薄膜在2%压缩到0.9%拉伸的应变状态下的同步辐射衍射测量表现出a-a+c-和a+a-c-旋转模式的组合。我们比较EuFeO 3的行为与以前报道的实验和理论工作的应变Pbnm型薄膜上的非正交衬底，以及额外的测量从LaGaO 3，LaFeO 3，和Eu0.7Sr0.3MnO3薄膜SrTiO 3。从不同的材料系统编译的结果揭示了一个一般的应变依赖性，其中压缩应变强烈有利于a-a+c-和a+a-c-旋转模式和拉伸应变弱有利于a-a-c+结构。相比之下，EuFeO 3膜生长在Pbnm型GdScO 3下2.3%的拉伸应变采取从基板上压印的均匀的a-a+c-旋转图案，尽管应变能的考虑，有利于a-a-c+图案。这些结果表明，使用基板压印作为一个更强大的路线比应变调整晶体取向的八面体旋转和A-网站的位移需要实现旋转诱导的混合不适当的铁电性氧化物异质结构。
2016-06-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Surface polar states and pyroelectricity in ferroelastics induced by flexo-roto field
基于Landau-Ginzburg-Devonshire（LGD）理论的理论分析表明，挠曲电效应和旋转致伸缩的共同作用导致在具有静态八面体旋转的非铁电铁弹材料（如SrTiO 3）表面附近出现大的自发面内极化（~ 1-5 μ C/cm 2）和热释电系数（~10^-3 C/m2 K）。不适当的极化和热释电的起源是一个电场，我们称之为弯曲旋转场，其强度与弯曲和旋转伸缩张量与八面体倾斜及其梯度的卷积成正比。在所有具有静态八面体旋转的结构中，表面和界面处都应该存在挠曲旋转场，因此它可以在一大类非极性材料中诱导表面极性态和热释电。
2012-01-24 cond-mat.mtrl-sci
Intervention Strategies for Polarization Switching in Hybrid Improper Ferroelectrics
Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）；SRM Institute of Science and Technology（SRM科学与技术学院）
本研究通过因果推理揭示混合非铁电体极化开关机制，确定关键参数并展示应变调控对势垒降低的作用。
2025-12-02 cond-mat.mtrl-sci
Tunable Magnetic Anisotropy in Patterned SrRuO3 Quantum Structures: Competition between Lattice Anisotropy and Oxygen Octahedral Rotation
人工钙钛矿氧化物纳米结构由于其可剪裁的电子-电子相互作用而具有有趣的磁性，这对氧配位环境非常敏感。迄今为止，尺寸小于50 nm的钙钛矿氧化物纳米点很少有报道。此外，钙钛矿氧化物纳米点中的氧八面体畸变及其与磁性的关系仍然未被探索。在这里，我们研究了图案化SrRuO 3（SRO）纳米点的磁各向异性小至30 nm，同时进行原子分辨率电子显微镜和光谱直接可视化的组成元素，特别是氧离子。我们观察到SRO纳米点的磁各向异性和RuO 6八面体畸变都与纳米点的尺寸有关，但在第一个3-晶胞界面SRO单层中，无论纳米点的尺寸如何，磁各向异性和RuO 6八面体畸变都保持不变。结合第一性原理计算，我们揭示了SRO纳米点中纳米点尺寸依赖的磁各向异性背后的独特结构机制，认为晶格各向异性和氧八面体旋转之间的竞争介导了SRO纳米点中的各向异性交换相互作用.这些发现展示了一种调节相关钙钛矿氧化物磁性的新途径，并暗示图案化纳米点可能是工程涌现功能行为的一个有前途的游乐场。
2022-02-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Room temperature multiferroism in CaTcO$_3$ by interface engineering
用第一性原理计算研究了ATcO $_3$（A= Ca，Sr，Ba）的结构不稳定性.在依赖于大的八面体旋转不稳定性，一个弱的铁电倾向被确定在CaTcO $_3$。我们表明，CaTcO $_3$中的铁电性可以通过基于CaTcO $_3$ /BaTcO $_3$超晶格的界面工程来恢复，其中八面体旋转在很大程度上被抑制。N{é}el温度为$\sim$ 816 K，表明CaTcO $_3$可以被设计成一种新的室温多铁性材料。
2013-06-14 cond-mat.mtrl-sci
Structural transitions, octahedral rotations, and electronic properties of $A_3$Ni$_2$O$_7$ rare-earth nickelates under high pressure
基于第一性原理计算，研究了稀土双层镍酸盐 A3Ni2O7 在高压下的结构与电子性质，揭示了化学与外部压力的相反调控作用，发现了新结构相和电子重构，并指出 Tb3Ni2O7 为常压超导候选材料。
2024-03-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Evolution of electronic band reconstruction in thickness-controlled perovskite SrRuO$_3$ thin films
过渡金属钙钛矿氧化物显示出各种涌现现象，这些现象可以通过定制氧八面体旋转来调节。众所周知，SrRuO $_3$是一种铁磁钙钛矿氧化物，当作为薄膜生长时具有各种原子结构和八面体旋转。然而，电子结构如何随膜厚变化的研究很少。在这里，通过使用角分辨光电子能谱和电子衍射技术，我们研究了SrRuO $_3$薄膜的电子结构作为膜厚度的函数。不同的重建电子结构和光谱权重观察到不同厚度的薄膜。我们建议八面体表面上的旋转可以定性估计通过比较不同的带的强度。我们的观察和方法揭示了如何结构变化和过渡可以理解的光电子能谱数据。
2022-09-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.app-ph
Suppression of Octahedral Tilts and Associated Changes of Electronic Properties at Epitaxial Oxide Heterostructure Interfaces
具有破缺平移对称性的外延氧化物界面已经成为氧化物超晶格新行为背后的中心范式。在这里，我们使用扫描透射电子显微镜，以证明一个直接的，定量的单细胞的单细胞映射的晶格参数和氧八面体旋转的BiFeO 3-La0.7Sr0.3MnO3接口，以阐明如何适应晶体对称性的变化。结合低损耗电子能量损失谱成像，我们展示了介观反铁畸变相变和阐明相关的电子性质的变化，在一个薄层直接相邻的界面。
2010-02-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
From first- to second-order phase transitions in hybrid improper ferroelectrics through entropy stabilisation
在过去的几年里，人们对杂化反常铁电体进行了深入的研究，以了解它们的温度诱导相变和铁电开关路径。在这里，我们报告了从一阶到二阶相变路径的局部HIF $Ca_{3-x}Sr_xTi_2O_7$，这是由不同的熵的阶段，我们确定为与八面体倾斜和旋转的动态运动相关联的驱动。更好地理解这类层状钙钛矿中的过渡途径，这类钙钛矿具有许多与特定对称性和八面体旋转和倾斜变形相耦合的物理特性-例如超导性，负热膨胀，快离子电导率，铁电性等-是通过设计创造新型功能材料的关键一步。
2020-02-20 cond-mat.mtrl-sci
A-site Cation disorder engineering in Ruddlesden-Popper Layered Perovskite Oxide La2(Ba,Sr)In2O7 for Ferroelectricity
该研究在 La2Ba1-xSrxIn2O7 中通过 A 位 Sr/Ba 取代与阳离子无序诱导极性 A21am 相，揭示混合非本征铁电机制并实现室温铁电性。
2025-03-14 cond-mat.mtrl-sci
Octahedral tilting and B-site off-centering in halide perovskites are not coupled
本文通过群论和从头算分子动力学研究立方相CsBBr3，发现B位孤对电子诱导的偏心与八面体倾斜在对称性上解耦，但孤对电子表达通过瞬态部分共价键使倾斜模式变硬，为调控卤化物钙钛矿功能性质提供新思路。
2025-08-21 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Interface enhancement of ferroelectricity in CaTiO$_3$/BaTiO$_3$ superlattices
我们进行第一性原理计算的CaTiO $_3$ /BaTiO $_3$超晶格与外延应变对应的SrTiO $_3$衬底上的生长，并考虑八面体旋转以及铁电畸变。计算作为电位移场的函数进行，并进行了宏观和局部静电分析。我们发现，强的八面体旋转发生TiO $_6$八面体夹在CaO层的两侧，但强烈抑制，如果相邻层是一个BaO层。由于由此产生的增强的铁电不稳定性的BaO相邻的八面体，我们发现，整体的铁电不稳定性的超晶格的界面增强。因此，短周期超晶格在这个系统中有一个更大的铁电极化比长周期的相同的平均组成，与预期的趋势相反。
2010-09-08 cond-mat.mtrl-sci
Structural transitions in hybrid improper ferroelectric Ca$_3$Ti$_2$O$_7$ tuned by site-selective iso-valent substitutions: a first-principles study
Ca $_3$ Ti $_2$ O $_7$是一种实验证实的混合反常铁电材料，其中电极化是由相干TiO $_6$八面体旋转和倾斜的组合引起的。在这项工作中，我们研究了钙$_3$ Ti $_2$ O $_7$的铁电性的调谐使用等价的Ca位取代。由于大小不匹配，较大/较小的碱土金属分别优选$A$ ′/ $A$位点，从而允许位点选择性取代的可能性。在没有额外载流子的情况下，这种位点选择性的等价取代可以显著地调节TiO $_6$八面体的旋转和倾斜，从而改变结构和极化。利用第一性原理计算，我们的研究揭示了三种替代情况（Sr，Mg，Sr+Mg）表现出不同的物理行为。特别是，（CaTiO $_3$）$_2$ SrO变成非极性的，这可以合理地解释实验中观察到的Sr取代对极化的抑制。相比之下，在（MgTiO $_3$）$_2$ CaO的极化几乎是一倍的替代，而估计的铁电开关的介电常数不改变。（MgTiO $_3$）$_2$ SrO保持极性，但其结构空间群改变，具有适度增加的极化和可能的不同铁电切换路径。我们的研究揭示了微妙的铁电性在$A_3$ Ti $_2$ O $_7$家庭，并提出了一个更实用的路线来调整混合不当铁电性，除了应变效应。
2018-07-01 cond-mat.mtrl-sci
Cr3+ spin dynamics under the octahedral crystal field in van der Waals antiferromagnets
Morgan State University（摩根州立大学）；Florida State University（佛罗里达州立大学）；National High Magnetic Field Laboratory（国家强磁场实验室）
研究Cr³+自旋动力学在范德华反铁磁体中的八面体晶场影响，揭示其磁序与自旋重取向机制。
2026-02-23 cond-mat.mtrl-sci
Turning ABO$_3$ antiferroelectrics into ferroelectrics: Design rules for practical rotation-driven ferroelectricity in double perovskites and A$_3$B$_2$O$_7$ Ruddlesden-Popper compounds
铁系过渡金属氧化物，其表现出自发的弹性、电、磁或环形有序，表现出可用于超稳定固态存储器、传感器和医学成像技术的功能性质。为了实现多功能的行为，其中一个序参量可以耦合到另一个序参量的共轭场，然而，需要一个共同的微观起源的长程序。在这里，我们制定了一个完整的理论，一种新的形式的铁电性，从而自发和可切换的极化出现的反铁电状态由于八面体旋转和有序的阳离子亚晶格的破坏。然后，我们构建了一个材料设计框架的基础上，晶体化学描述符植根于群论，这使得人工氧化物的设计与大电极化的强度，P，同时与小的能量转换障碍之间的+P和-P。我们验证了理论与第一原理密度泛函计算超过16钙钛矿结构的氧化物，说明它可以在显示二维或三维角连接的八面体骨架的任何材料类别中起作用。我们显示的原则，管理材料选择的“分层”系统起源于晶格动力学的A阳离子位移稳定的普遍BO $_6$旋转的单相ABO $_3$材料，其中后者的扭曲管理的光学带隙，磁序和临界转变温度。我们的方法提供了难以捉摸的路线，最终多功能性的财产控制的外部电场。
2014-12-02 cond-mat.mtrl-sci
A morphotropic phase boundary system based on polarization rotation and polarization extension
许多铁电固溶体在分离具有不同极化方向的两相的准同型边界处表现出增强的机电性能。在各向异性平坦的自由能分布中，其性质增强的机制与极化旋转的容易路径有关。与自由能平坦化相关的性质增强的另一种机制是偏振扩展。它在温度驱动的铁电-顺电相变中最为人所知，并可能导致非常大的性能。其缺点是温度不稳定性的增强。本文提出了一种温度-成分相图，该相图显示出成分驱动的相变，具有极化旋转和极化扩展的简单路径。
2010-07-26 cond-mat.mtrl-sci
Polarization rotation theory for field-induced-phase transitions in BaTiO3 single crystal
我们借鉴铁磁性中的相干旋转模型，提出了极化旋转理论来理解铁电晶体中大的压电效应的物理基础。当同时考虑电场能和晶体各向异性能时，BaTiO 3晶体中的极化可以向电场方向旋转。数值计算结果表明，晶体中存在各向异性的极化旋转和具有不同对称性的场致相位。这一理论有助于理解铁电材料中的极化反转和机电效应。
2012-07-16 cond-mat.mtrl-sci
Effect of $A$-site size difference on polar behavior in $M$BiScNbO$_6$,($M$$=$Na, K and Rb): Density functional calculations
我们使用第一性原理计算研究了双钙钛矿BiScO $_3$ - $M$ NbO $_3$（$M$ $=$ Na、K和Rb）中$A$ -位点尺寸差异的影响。我们发现这些材料沿菱面体方向的极化率为70 $\sim$ 90 $μ$ C/cm $^2$。对高极化的主要贡献来自Bi离子的大偏心，随着$M$离子尺寸的增加，其通过八面体倾斜的抑制而强烈增强。Nb的高Born有效电荷也有助于极化，并且这种贡献也通过增加$M$离子尺寸而增强。
2010-08-16 cond-mat.mtrl-sci
Revisit the phase diagram and piezoelectricity of lead zirconate titanate from first principles
该研究利用机器学习深度势模型模拟PZT，重现相图并阐明MPB处铁电纳米畴的极化旋转驱动高压电响应。
2023-12-21 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic ground state of a prototype quasicrystal approximant: a candidate for octahedral spin ice physics
ISIS Facility, Rutherford Appleton Laboratory（拉瑟福德·阿普尔顿实验室 ISIS 设施）；Clarendon Laboratory, University of Oxford（牛津大学克拉伦登实验室）；Research Institute for Science and Technology, Tokyo University of Science（东京理科大学理工学研究院）；Laboratory for Muon-Spin Spectroscopy, Paul Scherrer Institut（保罗谢勒研究所μ自旋谱学实验室）；Department of Materials Science and Technology, Tokyo University of Science（东京理科大学材料科学与技术系）
通过中子衍射和μ子自旋旋转测量，发现Tsai型准晶近似相Cd6Tb具有非共面多k磁基态，由Ising-like Tb矩排列在共角八面体网络上，其中仅三分之一Tb矩形成长程磁序，其余表现出静态序减弱和持续自旋动力学，实现了准晶相关材料中的磁碎片化。
2026-05-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Hidden structural transition in epitaxial Ca$_{0.5}$Sr$_{0.5}$IrO$_{3}$/SrTiO$_{3}$ thin film
在ABO $_{3}$钙钛矿薄膜中涉及BO $_{6}$八面体旋转模式的变化的结构转变可以隐藏在由衬底施加的全局晶格对称性下，并且经常容易被忽视。利用高分辨X射线衍射实验研究了在SrTiO $_{3}$（STO）和GdScO $_{3}$（GSO）衬底上外延生长的Ca $_{0.5}$ Sr $_{0.5}$ IrO $_{3}$（CSIO）钙钛矿铱酸盐薄膜的结构。虽然CSIO/STO膜层显示出由倒易空间映射证明的全局四斜晶格对称性，但同步加速器X射线数据表明其室温结构是单斜的，这是由于Glazer的IrO $_{6}$八面体的a $^{+}$ a $^{-}$ c $^{-}$型旋转。为了适应较低的对称性结构下的全球tetraxine对称性，膜断裂成四个孪晶域，导致分裂的（半整数，0，整数）超晶格反射。令人惊讶的是，这些超晶格反射的分裂随着温度的增加而减少，最终在T $_{S}$ = 510（5）K时消失，这表明结构转变为具有$^{+}$ a $^{-}$ c $^{0}$八面体旋转的正交相。相比之下，CSIO/GSO薄膜显示出稳定的单斜对称性，具有$^{+}$ b $^{-}$ c $^{-}$八面体旋转，显示出在高达520 K下没有由衬底引起的结构不稳定性。我们的研究说明了在决定外延薄膜的结构中，除了衬底的晶格失配之外，对称性的重要性。
2019-11-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Low Operation Voltage Ferroelectric Field-Effect Transistor Based on Polarization Rotation Effect
利用Landau-Ginzburg-Devonshire理论模型研究了极化旋转对金属氧化物半导体场效应晶体管性能的影响。在这个分析模型中，退极化场，极化旋转和掺杂硅衬底的静电特性被认为是说明铁电氧化物的尺寸效应和极化在每个方向上的稳定性。基于此模型，我们证明了MOSFET的操作可以通过极化重取向与低的工作电压，如果选择适当的厚度的铁电氧化物。极化重取向可以提高硅衬底的表面电势，导致低于60 mV/decade的亚阈值摆幅S。我们相信，该模型可以提供指导，在设计低工作电压和低有源功耗的电子逻辑器件。
2015-07-02 cond-mat.mtrl-sci
Polarization Rotation, Switching and E-T phase diagrams of BaTiO$_3$: A Molecular Dynamics Study
我们利用分子动力学模拟来了解铁电体BaTiO $_3$在外加电场下的极化反转机制。对于四方晶系和正交晶系铁电相，我们确定了开关路径，并表明通过中间单斜相的极化旋转（a）有利于在低场（b）的切换是负责在极化切换急剧各向异性。我们通过确定详细的电场-温度相图来理解这一点，这对基于铁电体的机电和开关响应的技术应用至关重要。
2008-09-17 cond-mat.mtrl-sci
