Epitaxially Strained BiMnO3 Films: High-Temperature Robust Multiferroic Materials with Novel Magnetoelectric Coupling
铁电和铁磁有序共存的多铁性材料是磁电应用的理想材料。不幸的是，只有很少的铁电-铁磁多铁性（具有低磁临界温度）被发现。在这里，我们进行第一性原理计算的外延应变沿赝立方[001]方向生长的BiMnO 3薄膜的性能的影响进行调查。与具有中心对称C2/c空间群的体相基态不同，拉伸外延应变稳定了具有大极化（P > 80 μC/cm 2）和高居里温度（Tc预计在169 K和395 K之间）的铁磁和铁电Cc态。更重要的是，在多铁性Cc态中存在一种新颖的本征磁电耦合，易磁化轴可由外部电场控制。
2013-08-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magnetic orders of LaTiO$_3$ under epitaxial strain: a first-principles study
超导LaTiO $_3$块材是一种典型的Mott绝缘体，具有G型反铁磁序。本文研究了双轴应变对不同衬底上生长的LaTiO $_3$薄膜的基态磁序的影响。在压应变作用下，生长在LaAlO $_3$、LaGaO $_3$和SrTiO $_3$衬底上的LaTiO $_3$薄膜发生了从G型反铁磁到A型反铁磁的相变.其基本的物理机制是应变引起的晶格畸变。而对于拉伸应变，BaTiO $_3$和LaScO $_3$衬底表现出LaTiO $_3$向C型反铁磁体转变的趋势。此外，我们的计算发现，在外延应变下的磁性转变不改变的绝缘事实的LaTiO $_3$。
2013-10-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Effect of epitaxial strain on ferroelectric polarization in multiferroic BiFeO3 films
采用脉冲激光沉积法在SrTiO 3（001）衬底上以SrRuO 3为底电极生长了厚度为40 ~ 960 nm的BiFeO 3多铁性外延薄膜。X射线衍射分析表明，随着薄膜厚度的增加，薄膜的结构由c/a ~ 1.04的角畸变四面体转变为c/a ~ 1.01的块状畸变菱面体。尽管有这种显著的结构演变，但如从沿法线方向的测量计算的，沿着扭曲的伪立方晶胞的体对角线的铁电极化几乎没有变化。
2007-12-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Epitaxial strain induced magnetic transitions and phonon instabilities of the tetragonal SrRuO3
利用密度泛函理论计算了四元SrRuO 3（SRO）在外延应变影响下的磁性和动力学性质。研究发现，在xy平面上的拉伸和压缩应变都能引起Ru原子磁矩的突变。特别地，在面内约4%的压缩应变下，诱导铁磁到铁磁转变。当拉伸应变大于3%时，Ru的磁矩随应变的增加而逐渐下降，表现为弱铁磁状态。我们发现，这种磁转变可以定性地解释的Stoner模型。此外，在Γ点的冻结声子计算表明，结构不稳定性可以发生在压缩和拉伸应变。这种不稳定性是非常相似的铁电钙钛矿氧化物，即使SRO仍然是金属在我们研究的范围内。这可能对以SRO为组分的氧化物超电池的物理性质产生影响。
2012-12-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Tuning the metal-insulator transition in d^1 and d^2 perovskites by epitaxial strain: a first principles-based study
我们研究了外延应变对过渡金属（TM）阳离子具有d^1和d^2电子构型的钙钛矿体系中Mott金属-绝缘体转变（MIT）的影响。我们首先讨论由外延应变引起的晶场分裂和跳跃参数变化所预期的总体趋势。我们认为，应变引起的晶体场分裂一般有利于莫特绝缘状态，而应变引起的跳跃参数的变化有利于金属状态下的压缩应变和拉伸应变下的绝缘状态。因此，这两种效应在压缩应变下可以有效地相互抵消，而它们通常在拉伸应变下合作，在这种情况下有利于绝缘状态。然后，我们通过使用密度泛函理论（DFT）和动力学平均场论（DMFT）的组合对几种d^1和d^2钙钛矿进行电子结构计算来验证这些一般考虑。我们隔离的应变引起的变化，无论是跳频或晶体场的个别影响进行DMFT计算，我们固定一种类型的参数，相应的无应变DFT值。这些计算证实了我们对SrVO_3（d^1）和LaVO_3（d^2）的一般考虑，而LaTiO_3（d^1）的情况明显不同，这是由于下面的钙钛矿晶体结构中八面体倾斜畸变的强烈影响。我们的研究结果表明，通过使用外延应变，这使得可以控制的电子相关性的强度和附近的莫特MIT的相关TM氧化物的电子性质的调整的可能性。
2016-08-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Tunable Ferromagnetism in LaCoO3 Epitaxial Thin Films
铁磁绝缘体在自旋电子学低耗散量子磁器件的发展中起着至关重要的作用。外延LaCoO 3薄膜是一种重要的铁磁绝缘体，在外延应变的作用下，LaCoO 3薄膜呈现出强的铁磁有序性。虽然很明显，强的自旋-晶格耦合诱导铁磁性，报道的外延应变LaCoO 3薄膜的铁磁性是高度一致的。例如，即使在很大程度上调制的应变下，所报道的外延应变LaCoO 3薄膜的居里温度在80-85 K之间，没有太大的偏差。在这项研究中，实质性的增强（~18%）的居里温度的外延LaCoO 3薄膜证明通过晶体取向依赖性。通过改变薄膜的晶向，降低了晶场能量，增强了Co和O轨道之间的电荷转移。这些修改导致了相当大的增强的铁磁性能（包括居里温度和磁化），尽管相同的名义程度的外延应变。这项研究的结果提供了深入了解通过结构对称性控制LaCoO 3的铁磁性能的轻便可调性。
2022-06-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Orbital Occupancy and Hybridization in Strained SrVO$_3$ Epitaxial Films
氧在过渡金属氧化物中的包裹决定了金属-氧杂化和金属轨道上的电子占据。钒酸锶（SrVO $_3$）在$3d$轨道中具有单个电子，被认为是强关联金属氧化物的最简单的例子。在这里，我们确定的SrVO $_3$薄膜的电子性质的外延应变的影响，其中的金属氧化物亚晶格是角连接。使用X射线吸收和X射线线性二色性在V $L_{2,3}$和O $K$ -边缘，它被观察到，拉伸或压缩外延应变改变层次的轨道内的$t_{2g}$和$e_g$流形。数据显示了显著的$2p-3d$杂交，以及应变诱导的V $3d$（$t_{2g}$，$e_g$）轨道重排。后者本身伴随着随后的杂交变化，其调节混合$π^*$和$σ^*$轨道以及金属离子处的载流子群，挑战刚性带图片。
2021-08-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Structural and electronic properties of epitaxially-strained LaVO_3 from density functional theory and dynamical mean-field theory
采用密度泛函理论和动力学平均场论研究了外延应变对LaVO 3晶体结构和电子性质的影响。两种不同的生长取向的晶体被认为是，一个保持体Pbnm空间群对称性和另一个引起的对称性降低到P2_1/m。在CFDFT结构中，对于这里考虑的所有拉伸应变，以及对于小于-3%的压缩应变，两种生长取向同样有利。对于较强的压缩应变，P2_1/m取向是有利的，并显示出完全抑制八面体倾斜沿面外方向。磁有序结构没有显示出完全的倾斜抑制，但趋势表明在压缩应变下平面外V-O-V键角类似地减小。我们的DMFT计算表明，在符合室温实验，体顺磁性莫特绝缘状态的LaVO_3是强大的对外延应变可达到的薄膜，因为轨道波动的抑制抵消了带宽增加的效果与压缩应变。在较强的压缩应变下，P2_1/m几何构型中的V-O-V键的拉直干扰了轨道波动的抑制，因此更强烈地扰动Mott相，尽管不足以实现金属相。
2015-10-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Effect of substrate-induced strain on transport and magnetic properties of epitaxial La_0.66Sr_0.33MnO_3 thin films
研究了在不同衬底上外延生长的La_（0.66）Sr_（0.33）Mn O_3薄膜的电输运和磁性质。电输运和磁性质都与Jahn-Teller应变有很强的相关性。我们的研究表明，一个足够大的Jahn-Teller应变引起明显的半导体/绝缘状态的LSMO薄膜，即使低于各自的顺铁磁居里温度Tc，这是在矛盾与建立的Sr掺杂锰氧化物的相图。我们已经提出了一个微观模型来分析我们的数据，而不是通常在文献中使用的围绕未失真状态的扩展。该模型结合了两个相关的e_g轨道（及其排序）和Jahn-Teller和体应变通过双交换对转变温度的影响。
2007-08-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Antiferroelectricity and ferroelectricity in epitaxially strained PbZrO3 from first principles
密度泛函计算进行研究的PbZrO 3的外延应变的效果。我们发现在实验可获得的外延应变的整个范围内，外延应变极性R3 c和非极性Pbam结构之间的能量差非常小，为-3% < η<4%。虽然铁电性有利于所有的压缩应变，拉伸应变之间的非极性基态和替代极性相产生一个强大的反铁电基态的小能量差。在薄膜中观察到的铁电性和反铁电性的共存归因于应变和退极化场效应的组合。
2014-05-14 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic properties of bilayer Sr$_3$Ir$_2$O$_7$: role of epitaxial strain and oxygen vacancies
用{ \it ab initio}方法研究了SrIridates Ruddlesden-Popper系列SrPDMATHABMO Ir $_{m}$ O $_{3m+1}$，双层结构SrPDMATHABMR Ir $_2$ O $_7$的磁性随外延应变和氧空位的变化.与单层化合物Sr $_2$ IrO $_4$不同，其表现出稳健的面内磁序，Sr $_3$ Ir $_2$ O $_7$中的面内和面外磁序之间的能量差小得多，并且预计小的外部扰动可以诱导磁跃迁。我们的研究结果表明，外延应变产生的自旋翻转转变，这是由之间的交叉层$J_1$和层间$J_2$磁交换相互作用压缩应变。$J_1$对应变效应基本上不敏感，而$J_2$的强度在拉伸应变$\geq$ 3~ 1%时变化一个数量级。此外，我们的研究澄清了不寻常的平面内观察到的磁响应在Sr $_3$ Ir $_2$ O $_7$的应用程序时的外部磁场源于由于氧空位，倾斜的八面体网络的局部磁矩的倾斜-从而允许非共线的自旋配置。
2016-12-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Anisotropic In-Plane Strain and Transport in Epitaxial Nd(0.2)Sr(0.8)MnO(3) Thin Films
报道了Nd（0.2）Sr（0.8）MnO（3）外延a轴取向薄膜的结构、形貌和电学性能，厚度为10 nm ≤ t ≤ 150 nm。薄膜生长与拉伸和压缩应变在各种基板上。据发现，在两种应变状态下的所有厚度的薄膜的拉长的晶体学的c轴保持充分应变的基板。由于高度各向异性的热膨胀，在拉伸应变下生长的膜在a和b轴上观察到松弛，从而形成单轴裂纹阵列（沿c轴）。对于后者的膜，室温面内电阻率各向异性，rho_b/rho_c，增加膜厚度的值~1000在最厚的膜研究，近似呈指数增加。张力下的膜的尼尔温度提高了约25 K的厚度无关，一致的铁磁交换沿其扩展的c轴的增强。
2009-10-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Metal-insulator transition in CaVO$_3$ thin films: interplay between epitaxial strain, dimensional confinement, and surface effects
本文利用密度泛函理论和动态平均场论（DFT+DMFT）研究了$_3$薄膜金属-绝缘体相变（MIT）的多个调控参数。我们专注于分离基板引起的外延应变从那些相关的薄膜厚度减少的影响。我们表明，约3-4%的拉伸外延应变是足够的诱导过渡到一个顺磁莫特绝缘相。这对应于可以在SrTiO $_3$衬底上实现的应变水平。使用独立的平板模型，我们然后证明，减少膜厚度也可以导致MIT在CaVO $_3$，然而，只有厚度小于4钙钛矿单位。我们的计算表明，MIT在这样的超薄膜的结果主要来自表面诱导的晶体场分裂之间的$t_{2g}$ -轨道，有利于形成轨道极化的莫特绝缘体。这种表面诱导的晶场分裂与拉伸外延应变引起的晶场分裂是同一类型的，因此这两种效应也可以合作。此外，我们的计算证实了在膜表面的相关效应的增强，导致在最外层的准粒子的光谱重量减少，而批量样的性能恢复在只有几层远离表面。
2018-01-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Impact of epitaxial strain relaxation on ferromagnetism in a freestanding La2/3Sr1/3MnO3 membrane
本文利用外延剥离技术研究独立La2/3Sr1/3MnO3薄膜，发现拉伸应变弛豫导致晶胞体积收缩，进而增强了其饱和磁化强度与铁磁转变温度，展示了该材料在柔性电子学中的应用潜力。
2023-08-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Controlling Electronic Structure Through Epitaxial Strain in ZnSe/ZnTe Nano-heterostructures
利用第一性原理计算，我们研究了外延应变对ZnSe/ZnTe纳米异质结电子结构变化的影响。使用赝晶ZnSe/ZnTe异质结的各种类型的外延应变建模。我们发现，宽范围的带隙（跨越可见光太阳光谱）和带偏移（0-1.5 eV）是可访问的异质结构在一个可控的方式，通过合理的水平的外延应变。除了量子限制效应之外，ZnSe/ZnTe异质结构中的应变因此可以被视为能够实现光电子器件的合理设计的强大的自由度。
2015-07-12 cond-mat.mtrl-sci
Tuning a Strain-Induced Orbital Selective Mott Transition in Epitaxial VO$_2$
我们提出的证据的应变诱导调制的电子相关效应和增加的轨道各向异性的外延VO $_2$ /TiO $_2$薄膜的金红石相的硬X射线光电子能谱学和软V L-边X射线吸收光谱，分别。通过使用U（1）从自旋形式主义，我们进一步论证了所观察到的各向异性关联效应可以通过轨道选择性Mott跃迁模型来理解，该模型在非整数填充，但接近半填充。由于$d$轨道之间的波函数的重叠被应变修改，带宽和晶体场的轨道相关的重整化随着应变的应用而发生。这些重正化通常导致在不同轨道中不同的占据数。我们发现，如果系统有一个非整数的填充数接近半填充，如VO $_2$，某些轨道可以达到占领数接近半填充下的应变，导致在一个强烈的减少准粒子的重量$Z_α$的轨道。此外，轨道选择性莫特跃迁，定义为$Z_α = 0$的情况下，在一些，但不是所有的轨道，可以通过相关电子系统的外延应变工程访问。
2016-03-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Epitaxially strained ultrathin LaNiO$_3$/LaAlO$_3$ and LaNiO$_3$/SrTiO$_3$ superlattices: a density functional theory + $U$ study
本文利用第一性原理计算研究了外延应变下镍酸盐超晶格的电子结构，发现基态性质显著依赖于关联强度和应变，揭示了从反铁磁绝缘态到铁磁轨道有序态的转变。
2023-04-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Epitaxially strained SnTiO$_{3}$ at finite temperatures
结合有效的哈密顿量和直接$ab$ $initio$计算，我们得到了SnTiO $_{3}$相对于外延应变和温度的相图，展示了相图的复杂功能，并提供洞察外延应变SnTiO $_{3}$，一个大概简单的钙钛矿。在相图中，发现了两个三相点，这两个三相点可以用来实现高性能的压电效应。另一方面，尽管包括的自由度与氧八面体倾斜，它被发现，铁电位移占主导地位的结构相在整个应变失配范围。最后，它表明，SnTiO $_{3}$可以从硬到软的铁电外延应变。
2018-09-01 cond-mat.mtrl-sci
Tuning magnetic and optical properties through strain in epitaxial LaCrO3 thin films
研究了外延应变对钙钛矿型LaCrO_3（LCO）单晶薄膜磁性和光学性质的影响。采用脉冲激光沉积法在合适的衬底上生长LCO薄膜，施加不同的应变状态。实验和理论相结合的方法来证明晶格应变和功能特性之间的直接相关性。磁化结果表明，晶格各向异性对LCO薄膜的磁行为起着决定性的作用。薄膜晶格中的应变诱导四方性强烈影响LCO的光学跃迁和电荷转移带隙。这项研究开辟了新的可能性，定制LCO和相关材料的功能特性的应变工程在外延生长。
2021-05-06 cond-mat.mtrl-sci
Raman Topography and Strain Uniformity of Large-Area Epitaxial Graphene
我们报告的结果，从二维拉曼光谱研究大面积外延生长的石墨烯在SiC。我们的工作揭示了出乎意料的大的变化，在整个样品中的拉曼峰的位置，导致在应变的石墨烯膜，我们表明，与物理地形耦合拉曼光谱与原子力显微镜的不均匀性。我们报告说，基本上无应变石墨烯是可能的，即使是外延石墨烯。
2008-09-15 cond-mat.mtrl-sci
Effect of growth oxygen pressure on anisotropic-strain-induced phase separation in epitaxial La$_{0.67}$Ca$_{0.33}$MnO$_{3}$/NdGaO$_{3}$(001) films
研究了沉积氧分压（P $_{O}$）对La $_{0.67}$ Ca $_{0.33}$ MnO $_{3}$ /NdGaO $_{3}$（001）外延薄膜中相分离（PS）的影响。在高P $_{O}$下生长的全氧膜是各向异性应变的。由于NdGaO $_{3}$衬底具有很大的正交性，所以它们在很宽的温度范围内表现出PS。随着PO的降低，顺磁绝缘体到铁磁金属（FM）和FM到反铁磁绝缘体（AFI）的转变逐渐向较低的温度转移。AFI状态最初被削弱（P $_{O}$ >= 30 Pa），但随后变得对磁场更鲁棒（P $_{O}$ < 30 Pa）。面外薄膜晶格参数随着P $_{O}$的减小而增大。对于在P $_{O}$ >= 30 Pa下生长的薄膜，轻微的氧缺乏可能会扩大晶格晶胞，降低各向异性应变，抑制AFI状态。在P $_{O}$ < 30 Pa下沉积的膜反而经历平均压缩应变。增强的压缩应变和薄膜中的结构缺陷可能导致了鲁棒的AFI状态。这些结果有助于我们理解锰氧化物薄膜中的PS。
2013-09-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Fine tuning epitaxial strain in ferroelectrics: PbxSr(1-x)TiO3 on DyScO3
外延应变可以用来改变铁电薄膜的性能。从实验的角度来看，挑战在于微调应变的大小。我们说明如何，通过使用组合物和衬底的合适的组合，可以以连续的方式控制外延应变的大小。用Devonshire-Landau方法计算了在（110）-DyScO 3上外延生长的PbxSr 1-xTiO 3薄膜的相图。预测面内和面外取向铁电相之间的边界发生在$x \approx$ 0.8。用分子束外延法生长的一系列PbxSr_（1-x）TiO_3薄膜与所提出的相图符合得很好
2010-11-19 cond-mat.mtrl-sci
Misfit Strain Accommodation in Epitaxial ABO3 Perovskites: Lattice Rotations and Lattice Modulations
本文研究了生长在不同单晶衬底上的La0.67Sr0.33MnO3（LSMO）和SrRuO 3（SRO）薄膜：SrTiO 3，DyScO 3，NdGaO 3和（La，Sr）（Al，Ta）O 3的晶格对双轴压应力和拉伸应力的响应。结果表明，在失配应变下的薄膜中，SRO和LSMO晶格在压应力下呈现单斜晶系，在拉应力下呈现四方晶系，在体相状态下具有斜方晶系和菱方晶系结构。所施加的应力有效地修改了BO 6八面体旋转，其程度和方向可以通过失配应变的大小和符号来控制。这种晶格畸变改变了B-O-B键角，因此预计会影响ABO 3钙钛矿的磁性和电子性质。
2010-10-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Tuning electronic structures via epitaxial strain in Sr2IrO4 thin films
我们已经在各种衬底上合成了外延Sr2IrO4薄膜，并研究了它们的电子结构作为晶格应变的函数。在拉伸（压缩）应变，增加（减少）的Ir-O-Ir键角预计将导致增加（减少）的电子带宽。然而，我们已经观察到，两个光学吸收峰附近的0.5 eV和1.0 eV的拉伸（压缩）应变移动到更高（更低）的能量，表明电子相关能也受到影响的面内晶格应变。晶格修正下电子结构的有效调整为研究强自旋轨道耦合和电子关联共存的物理提供了重要的视角。
2013-03-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Suppressed dependence of polarization on epitaxial strain in highly polar ferroelectrics
本文报道了高极性铁电PbZr_（0.2）Ti_（0.8）O_3（PZT）薄膜中极化与外延应变耦合的实验和计算研究。对弛豫（四方性c/a = 1.05）和高应变（c/a = 1.09）外延膜的性质进行比较表明，尽管PZT或PbTiO_3在薄膜或块体形式（P_r = 82 microC/cm ^2）中的极化率是最高的，但它几乎与外延应变无关。我们将这种行为归因于这些Pb基钙钛矿中A位阳离子对外延应变的抑制敏感性，其中铁电位移已经很大，与极性较小的钙钛矿如BaTiO_3的情况相反。在后一种情况下，A位阳离子（Ba）和赤道氧位移可以导致显着的极化增加。
2007-04-18 cond-mat.mtrl-sci
Strain Gradients in Epitaxial Ferroelectrics
具有不同厚度的Ba1/2Sr1/2TiO3铁电薄膜的X射线分析揭示了跨膜厚度的内部应变梯度的存在，并允许我们提出一个功能形式的内部应变分布。我们用它来计算的直接影响的应变梯度，通过挠曲电耦合，上的薄膜的铁电性能随厚度减小的退化，与所观察到的行为非常一致。这项工作突出了应变弛豫和应变梯度在外延膜之间的联系，并显示迫切需要避免应变梯度，以获得薄的铁电体与块状的属性。
2004-11-18 cond-mat.mtrl-sci
Strain-induced single-domain growth of epitaxial SrRuO3 layers on SrTiO3: a high-temperature x-ray diffraction study
用高分辨X射线衍射研究了SrTiO_3（001）单晶衬底上外延生长的SrRu_3薄膜的温度结构相变。与体SrRuO 3相反，相干应变外延层在~730 oC下不显示立方对称性，并且保持四方对称性。这种行为被认为是由SrRuO 3层和SrTiO 3衬底之间的压缩应变由于晶格失配引起的。生长过程中的四方对称性解释了在具有沿[100]或[010]方向延伸的台阶边缘的错切SrTiO 3衬底上的单畴生长。
2007-05-02 cond-mat.mtrl-sci
Effect of Strain Relaxation on Magnetotransport properties of epitaxial La_0.7Ca_0.3MnO_3 films
本文研究了在相同条件下用脉冲激光沉积技术制备的La_（0.7）Ca_（0.3）MnO_3外延薄膜（厚度为200 nm）的应变弛豫对磁输运性质的影响。所有的薄膜都是外延的，具有立方晶胞。采用SrTiO_3、LaAlO_3和MgO三种不同的单晶衬底，研究了应变弛豫量的变化。已经发现，对于较厚的膜的应变得到放松，并产生变量的无序依赖于应变松弛的强度。在SrTiO_3，LaAlO_3和MgO上沉积的薄膜的晶格弛豫幅度分别为0.384，3.057和6.411%。LaAlO_3和SrTiO_3上的薄膜显示出较高的T_{IM}（分别为243 K和217 K），而MgO上的薄膜的T_{IM}（191 K）较低。同样，SrTiO_3和LaAlO_3上的薄膜的T_C较陡，分别为245 K和220 K，而MgO上的薄膜的T_C为175 K。高弛豫度会产生更多的缺陷，因此MgO上的薄膜的TIM（T_C）显著低于SrTiO_3和LaAlO_3。我们采用了不同的方法，通过Mott的VRH模型来评估电阻率的变化，从而关联应变弛豫对LCMO薄膜磁输运性质的影响。用Mott的VRH模型分析了由于晶格弛豫引起的厚膜中无序的变化，这进一步证明了晶格弛豫的强度主要是通过增加层错、位错等缺陷的密度而产生无序，这些缺陷影响了厚外延La_（0.7）Ca_（0.3）MnO_3薄膜的磁输运性质。
2005-03-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ultra-high strain in epitaxial silicon carbide nanostructures utilizing residual stress amplification
应变工程已经引起了极大的关注，特别是对于在不同衬底上生长的外延膜。SiC的残余应变已被广泛用于形成超高频和高Q因子谐振器。然而，迄今为止，据报道SiC的最高残余应变被限制在约0.6%。SiC中引入的大应变可以导致一些有趣的物理现象，以及谐振频率的显着提高。我们报道了一种前所未有的纳米应变放大器结构，利用外延3C SiC和Si之间的自然残余应力，具有高达8%的超高残余应变。此外，可以通过改变放大器结构的尺寸来调谐所施加的应变。引入这种可控的超高应变的可能性将为研究SiC在大应变范围内的物理特性以及开发超灵敏的机械传感器打开大门。
2017-01-05 cond-mat.mtrl-sci
Giant Tuning of Electronic and Thermoelectric Properties by Epitaxial Strain in p-Type Sr-Doped LaCrO3 Transparent Thin Films
研究了外延应变对p型透明掺锶LaCrO 3薄膜的结构、电学和热电性能的影响。为此，高品质的全应变La 0.75 Sr 0.25 CrO 3（LSCO）外延薄膜生长在三个不同的（伪）立方（001）取向的钙钛矿氧化物衬底：LaAlO 3，（LaAlO 3）0.3（Sr 2AlTaO 6）0.7，和DyScO 3的分子束外延。LSCO薄膜和衬底之间的晶格失配引起了范围从-2.06%（压缩）到+1.75%（拉伸）的面内应变。电导率可以控制在2个数量级以上，范围从0.5 S/cm（拉伸应变）到35 S/cm（压缩应变）。因此，塞贝克系数S可以从127微V/K（压缩应变）到208微V/K（拉伸应变）以几乎2的因子精细地调节。有趣的是，我们表明，热电功率因数可以因此调整了近2个数量级。的压缩应变产生了显着的增强的3倍，2%的压缩应变相对于几乎放松的膜。这些结果表明，外延应变是一个强大的杠杆，以控制LSCO的电性能，并提高其热电性能，这是非常感兴趣的各种设备和关键应用，如热能采集器，冷却器，透明导体，光催化剂，和自旋电子存储器。
2021-08-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.app-ph
Stable Polar Oxynitrides through Epitaxial Strain
我们通过基于群体智能的结构预测方法、密度泛函晶格动力学和第一性原理分子动力学研究了ABO $_2$ N氮氧化物的能量有利结构随压力和应变的变化。我们预测了几种在高压下结晶稳定的极性氧氮化物钙钛矿。此外，我们发现钙钛矿结构的氮氧化物的铁电极性相可以是结晶稳定的，并在高压下在适当的衬底上合成。铁电氮氧化物在环境压力下外延应变下的动力学稳定性也意味着使用脉冲激光沉积或其他原子层沉积方法合成它们的可能性。我们的研究结果对进一步探索其他氮氧化物材料也具有广泛的意义。我们进行了第一性原理分子动力学，发现YSiO $_2$ N的极性钙钛矿是亚稳态至少600 K下的压缩外延应变转换到稳定的硅灰石样结构之前。YSiO $_2$ N在具有外延应变的压力下稳定。我们预测LaSi $_2$ N、LaGeO $_2$ N、BiSiO $_2$ N和BiGeO $_2$ N在零压力下即使没有外延应变也是亚稳态的铁电钙钛矿。
2021-06-10 cond-mat.mtrl-sci
Cooperative Effects of Strain and Electron Correlation in Epitaxial VO2 and NbO2
采用密度泛函理论结合从自旋方法（DFT+SS）研究了金红石相外延VO $_2$薄膜的电子结构.在DFT-SS中，多轨道Hubbard相互作用被添加到DFT拟合的紧束缚模型中，并且我们采用从自旋方法来处理电子相关性。我们发现，而沿金红石$c$轴拉伸系统的能带结构有利于各向异性的轨道填充，电子相关有利于$t_{2g}$轨道之间的电子填充。这两种不同的影响合作诱导有趣的轨道依赖的电子占领和光谱权重的重新分配，这推动了应变VO $_2$向轨道选择性莫特转变（OSMT）。模拟的单粒子谱函数直接比较外延10 nm VO $_2$ /TiO $_2$（001）和（100）应变取向的VL边共振X射线光电子能谱。极好的协议之间观察到的模拟和实验数据的应变引起的演变较低的哈伯德带。在与VO $_2$相似的应变条件下对金红石型NbO $_2$进行了模拟，我们预测在金红石型NbO $_2$中不会发生OSMT。我们的研究结果表明，VO $_2$中的电子相关是重要的，甚至可以在Peierls不稳定性发生之前在金红石相中进行调制。
2019-02-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Effect of epitaxial strain on cation and anion vacancy formation in MnO
相干外延薄膜中的双轴应变可对膜材料中的点缺陷轮廓具有显著影响。应变与点缺陷相互作用的详细基础知识对于理解应变薄膜的化学计量和由此产生的性质至关重要。本文以MnO为模型体系，研究了双轴应变对正、负离子空位形成能的影响。我们的密度泛函理论计算表明，正如预期的局部体积参数，压缩应变有利于阳离子空位的形成。有趣的是，我们发现，小的压缩和拉伸应变导致有序的孔分别沿面内和法线方向，这应该表现在不同的各向异性性能在两个应变状态。
2015-06-02 cond-mat.mtrl-sci
First principles investigation of ferroelectricity in epitaxially strained Pb$_2$TiO$_4$
本文用密度泛函理论研究了假设的Ruddlesden-Popper化合物Pb $_2$ TiO $_4$的结构和极化。计算了空间群为$I4/mmm$的高对称性K-$_2$-NiF-$_4$-型参考结构的带内声子.在理论基态晶格常数下，存在一个不稳定的红外激活声子。该声子冻结以产生$I2mm$铁电态。作为外延应变的函数，两个额外的铁电相被发现，与空间群$I4mm$和$F2mm$在压缩和拉伸应变，分别。
2005-01-06 cond-mat.mtrl-sci
Effect of epitaxial strain on the spontaneous polarization of thin film ferroelectrics
利用第一性原理计算研究了BaTiO $_3$、PbTiO $_3$、LiNbO $_3$和BiFeO $_3$的自发铁电极化随外延应变的变化。我们发现，虽然在简单的钙钛矿系统BaTiO $_3$和PbTiO $_3$中极化的应变依赖性非常强，但在LiNbO $_3$和BiFeO $_3$中仅弱。我们表明，这种不同的行为可以理解纯粹的压电和弹性常数的无应变的散装材料，我们讨论了几个因素，确定某种材料的应变行为。
2005-07-31 cond-mat.mtrl-sci
Effect of epitaxial strain on the cation distribution in spinel ferrites CoFe2O4 and NiFe2O4: a density functional theory study
用GGA+U方法研究了外延应变对尖晶石型铁氧体CoFe_2O_4和NiFe_2O_4中阳离子分布的影响。我们得到一个非常强（温和）的趋势，在NiFe2O4（CoFe2O4）的阳离子反转，与大量的实验研究。这种对反尖晶石结构的偏好被拉伸外延应变降低，这可以导致阳离子分布对薄膜中的特定生长条件的强烈敏感性。此外，我们获得了显着的能量差异不同的阳离子安排具有相同程度的反转，最近提出的短程B网站顺序NiFe2O4提供了进一步的证据。
2011-08-26 cond-mat.mtrl-sci
Strain-induced shift in the elastically soft direction of epitaxially grown fcc metals
外延应变能的理论扩展超出谐波近似占大的薄膜/衬底晶格失配。我们发现，对于面心立方贵金属（i）方向<001>和<111>软化拉伸双轴应变（不像锌半导体），而（ii）<110>和<201>软化压缩双轴应变。因此，（iii）在充分压缩时<201>成为最软的方向（最低弹性能量），但（iv）<110>是大拉伸应变的最硬方向。(v)面<001>心立方结构的贵金属在双轴拉伸应变时的急剧软化是由这些材料的小面心立方/体心立方能量差引起的。这些结果可用于选择有效的纯元素和A/sub p/B/sub q/超晶格外延生长的衬底取向，以及解释相分离合金中共格沉淀物的形状。
1997-10-21 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial strain control of hole-doping induced phases in a multiferroic Mott insulator Bi2FeCrO6
外延应变已被证明驱动结构相变以及钙钛矿基薄膜中的新功能。A位的异价掺杂可以驱动钙钛矿中的绝缘体到金属和磁性转变以及各种有趣的结构和电子现象。使用第一性原理计算，我们在这里演示，如何耦合外延应变与A-位空穴掺杂的多铁性双钙钛矿，Bi 2FeCrO 6，可能会导致缓解与反位缺陷和降低磁化强度的材料薄膜相关的问题。我们还表明，外延应变可以用来操纵掺杂诱导半金属绝缘体，反极性极性，反铁磁铁磁，轨道有序和电荷有序的转变所产生的空穴状态。我们还预测了具有大磁矩的半金属极性相的形成，这可能具有巨大的基础和技术意义。
2018-07-11 cond-mat.mtrl-sci
Wide-range epitaxial strain control of electrical and magnetic properties in high-quality SrRuO3 films
在4D铁磁体SrRuO 3薄膜中的外延应变通过晶格、电子和自旋之间的强耦合与物理性质直接相关。它提供了一个很好的机会来调整SrRuO 3在电子和自旋电子器件中的功能。然而，由于缺乏系统的研究，对SrRuO 3的外延应变效应的深入了解仍然是难以捉摸的。这项研究表明，在高品质的SrRuO 3薄膜的电和磁性能的宽范围的外延应变控制。外延应变由立方或伪立方钙钛矿衬底施加，其相对于体SrRuO 3具有-1.6至2.3%的晶格失配。泊松比，它描述了两个正交的失真，由于基板夹紧效果，估计为0.33。居里温度（TC）和剩余电阻率比的系列膜高于或相当于最高的SrRuO 3在每个基板上的报道值，确认高结晶质量的膜。在DyScO 3（110）衬底上的拉伸应变SrRuO 3膜中实现了169 K的TC，这是SrRuO 3有史以来报道的最高值。SrRuO 3的TC（146-169 K）、磁各向异性（垂直或面内磁易轴）和金属导电性（2K时的剩余电阻率为2.10 - 373 μΩcm）在很大程度上受外延应变控制。这些结果为设计SrRuO 3基异质结器件提供了指导。
2021-01-29 cond-mat.mtrl-sci
Tuning the multiferroic mechanisms of TbMnO3 by epitaxial strain
磁电多铁性领域中的当前挑战是识别允许显示不同磁电响应的状态的受控调谐的系统。在这里，我们表明，原型的多铁性TbMnO 3的多铁性基态的外延应变显着修改。中子衍射结果表明，在高应变薄膜中，磁序从体块状的无公度bc-旋轮结构转变为公度磁序。伴随着磁基态的改变，光学二次谐波产生（SHG）和电学测量表明铁电极化的巨大增加，并且其方向从沿c轴到a轴的变化。我们的研究结果表明，多铁性的急剧变化的结果从开关的自旋电流磁电耦合在体TbMnO 3的对称磁致伸缩外延应变TbMnO 3。实验结果表明，外延应变可以用来控制单相自旋驱动的多铁性态。
2017-03-25 cond-mat.mtrl-sci
Coupled magnetic-ferroelectric metal-insulator transitions in epitaxially-strained SrCoO$_{3}$ from first principles
采用第一性原理计算了钙钛矿结构SrCoO $_{3}$的外延应变相图。通过结合大的自旋-声子耦合与极化-应变耦合和带隙耦合到极性畸变，拉伸和压缩外延应变被认为是驱动体铁磁-金属（FM-M）相反铁磁-绝缘-铁电（AFM-I-FE）相，后者具有异常低的弹性能。在这些耦合的磁性-铁电金属-绝缘体相边界处，预期对所施加的电场和磁场以及应力的交叉响应。特别地，施加到AFM相的磁场或压缩单轴应力可以诱导绝缘体-金属转变，并且施加到FM-M相的电场可以诱导金属-绝缘体转变。
2011-04-14 cond-mat.mtrl-sci
Controlling the cation distribution and electric polarization with epitaxial strain in Aurivillius-phase Bi$_5$FeTi$_3$O$_{15}$
利用第一性原理电子结构计算方法研究了面内双轴（外延）应变对Aurivillius相化合物Bi $_5$ FeTi $_3$ O $_{15}$阳离子分布和电极化的强度的影响。我们的计算表明，Fe $^{3+}$阳离子的位置偏好可以通过外延应变控制。拉伸应变增强了对Aurivillius相结构的类钙钛矿层内的内部位点的偏好，而压缩应变有利于占据钙钛矿层内的外部位点，即，靠近Bi $_2$层的位置。控制磁性阳离子的分布为控制磁稀体系的磁序提供了可能。此外，电极化的强度的大小是强烈的应变依赖性，在拉伸应变下增加和压缩应变下减少。玻恩有效电荷的分析揭示了强烈的异常电荷，Bi $^{3+}$阳离子和Ti $^{4+}$阳离子。
2016-02-01 cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetic resonance in epitaxial films: Effects of lattice strains and voltage control via ferroelectric substrate
铁磁共振（FMR）现象提供了磁性材料物理学的基本信息，也是各种信号处理微波器件的核心。在这里，我们从理论上证明，衬底诱导的晶格应变可能会改变FMR频率的外延铁磁薄膜显着，导致超低和超低的共振频率在室温下。值得注意的是，FMR频率随外延应变的非单调变化，达到最小值对应的应变诱导自旋重取向转变的临界应变。此外，通过将铁磁膜耦合到铁电衬底，可以实现FMR参数的有效电压控制。与以往的研究相比，我们发现FMR频率的可调谐性随外加电场而变化，并在临界场强处显著增加。揭示的功能开辟了广泛的机会，先进的可调磁电器件的基础上应变纳米磁体的发展。
2011-02-28 cond-mat.mtrl-sci
Origin of lowered magnetic moments in epitaxially strained thin films of multiferroic Bi$_2$FeCrO$_6$
利用密度泛函理论研究了外延应变对多铁性$_2$ $_6$（001）薄膜磁性和$B$位阳离子有序度的影响。我们发现，在薄膜与岩盐有序的Fe和Cr的基态的特点是C型反铁磁（AFM）秩序。这是在相反的散装形式的材料，这被预测为具有G型AFM顺序的亚铁磁体。此外，阳离子有序薄膜经历了从C到A型AFM顺序的外延应变的转变。其他磁序表现为热可及的激发态。我们还发现，$B$网站的阳离子无序结构是更稳定的相干外延应变，从而解释了降低磁矩在这些样品中观察到在室温下。应变改变的符号，以及强度的Fe-Cr超交换耦合导致一个非常有趣的相图为Bi $_2$ FeCrO $_6$薄膜。
2015-11-22 cond-mat.mtrl-sci
Temperature and thickness evolution and epitaxial breakdown in highly-strained BiFeO3 thin films
我们提出的温度和厚度依赖的应变诱导的转变在高应变外延BiFeO 3薄膜沉积在LaAlO 3（001）衬底上的结构和形态的演变。使用高分辨率的X射线衍射和温度相关的扫描探针为基础的研究，我们观察到一个复杂的温度和厚度依赖的演变相在这个系统中。从一个单一的单斜扭曲的四边形状相到一个复杂的混合相结构的薄膜厚度为200 nm的厚度依赖性的转变是应变诱导的旋节不稳定性的BiFeO 3/LaAlO 3系统的结果。此外，这种应变稳定的亚稳混合相结构的非外延微晶的母体菱面体结构的BiFeO 3的击穿观察到发生在一个临界厚度为300 nm。我们进一步提出了一种机制，这种突然的故障，提供了洞察竞争的性质，在这个系统中的阶段。
2011-10-17 cond-mat.mtrl-sci
First-principles study of epitaxial strain in perovskites
使用由King-Smith和Vanderbilt [Phys. Rev. B { \bf 49}，5828（1994）]开发的第一原理方法的扩展，我们研究了面内外延应变对八种钙钛矿氧化物的基态结构和极化的影响：BaTiO $_3$，SrTiO $_3$，CaTiO $_3$，KNbO $_3$，NaNbO $_3$，PbTiO $_3$，PbZrO $_3$和BaZrO $_3$。此外，我们研究了非零正应力的影响。研究结果对预测钙钛矿氧化物薄膜和超晶格的结构和极化有一定的指导意义。
2005-06-29 cond-mat.mtrl-sci
Strain in Epitaxial High-Index Bi2Se3(221) Films Grown by Molecular-Beam Epitaxy
在In_2Se_3缓冲的GaAs（001）衬底上生长了高折射率的Bi_2Se_3（221）薄膜，记录到明显滞后的应变弛豫动力学。Bi_2Se_3（221）外延生长的慢应变弛豫过程可归因于Bi_2Se_3晶体的层状结构，其中沿[221]方向生长的外延膜类似于一堆弱耦合的五层平板并排堆叠在衬底上。最后，通过绘制第一性原理计算的微分电荷等值线图，揭示了Bi_2Se_3和In_2Se_3界面处的强化学键。这项研究指出，实现应变TI操纵拓扑系统的性能的可行性。
2016-09-14 cond-mat.mtrl-sci
Tensile strain induced changes in the optical spectra of SrTiO3 epitaxial thin films
以KTaO 3（100）单晶衬底上13 nm厚的SrTiO 3薄膜为例，研究了双轴拉伸应变对超薄外延薄膜光学功能和带边跃迁的影响。光学功能由椭圆偏振光谱技术测定。结果发现，拉伸应变的结果在低能量的带隙光学跃迁到更高的能量和降低在可见光区的折射率的移动。应变SrTiO 3薄膜和同质外延无应变SrTiO 3：Cr（0.01% at.）沉积在SrTiO 3（100）单晶衬底上的薄膜表明，这种变化与工艺缺陷或厚度减小无关。所观察到的效果是连接在最低的导电和顶部的价带，这是由于在拉伸应变诱导的超薄外延SrTiO 3膜的面内晶格常数和/或极性相的发病增加的变化。
2009-11-23 cond-mat.mtrl-sci
Strain-Tunable Magnetocrystalline Anisotropy in Epitaxial Y3Fe5O12 Thin Films
我们证明了在晶格失配的Y3 Al 5 O 12衬底上生长的具有优良结晶质量的外延Y3 Fe 5 O 12薄膜中，磁晶各向异性的应变调谐范围超过一千高斯。铁磁共振（FMR）测量结果显示，Y3 Fe 5 O 12的应变引起的四元畸变的面外和面内单轴各向异性的线性依赖。重要的是，我们发现由逆自旋霍尔效应和FMR线宽展宽确定的自旋混合电导G_r仍然很大：Pt/Y3 Fe 5 O 12/Y3 Al 5 O 12异质结构中的G_r = 3.33 x 10^14 Ohm^-1 m ^-2，与在晶格匹配的Gd 3Ga 5 O 12衬底上生长的Pt/Y3 Fe 5 O 12中发现的值相当。
2013-11-01 cond-mat.mtrl-sci
Above Room Temperature Ferroelectricity in Epitaxially Strained KTaO3
Cornell University（康奈尔大学）；Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）；Williams College（威廉姆斯学院）
通过应变将KTaO3转化为具有室温以上铁电性的四方极性相，展示了其本征铁电态的稳健性。
2026-01-22 cond-mat.mtrl-sci
Strain Solitons in an Epitaxially Strained van der Waals-like Material
该研究通过分子束外延技术在InSb基底上外延生长铋，首次实现了应变孤子的可扩展生成，并利用扫描隧道显微镜揭示了其形貌特征与局部应变状态。
2024-01-23 cond-mat.mtrl-sci
Origin of Ferroelectricity in Hafnia from Epitaxial Strain
铁电氧化物由于其在纳米级样品中具有强大的铁电性及其与硅的兼容性，正在被探索用于下一代电子产品。然而，它的铁电性还不清楚。其他铁电体在纳米尺度的样品和薄膜中通常会失去铁电性，氧化铌的基态是非极性斜锆石。本文用密度泛函理论（DFT）研究了外延应变下的Al_2O_3，发现应变不仅稳定了铁电相，而且导致了不稳定的模式和能量从高温四元结构的下降路径。我们发现，对于晶格常数为PDMATHABMM_（？）~的正方形衬底，在拉伸外延应变下，铁电PDMATHABMN_（？）最稳定，甚至比斜锆石更稳定。此外，我们还发现，在拉伸外延应变$η$下，四方相将变形为两种铁电相之一：对于$η> 1.5$，$Γ^{-}_{5}$模是不稳定的，并导致\oII，而在$η> 3.75$，该模与带边界M1模之间的耦合导致\oI .
2022-04-14 cond-mat.mtrl-sci
Strain-induced atomic-scale building blocks for ferromagnetism in epitaxial LaCoO3
尽管在过去十年中进行了大量的研究，但应变诱导铁磁性的起源仍然是个谜，无论LaCoO 3（LCO）薄膜中的应变类型和程度如何，应变诱导铁磁性都是强大的。在这里，通过结合扫描透射电子显微镜与从头算密度泛函理论加U计算，我们报告说，铁磁性不直接从应变本身出现，而是从铁弹性形成的双壁域内的压缩结构单元的创建。压缩的结构单元具有岩盐型高自旋/低自旋有序的磁活性。我们的研究强调了铁磁结构单元的铁弹性质对于理解LCO薄膜中有趣的铁磁性质是重要的。
2021-05-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Giant periodic pseudo-magnetic fields in strained kagome magnet FeSn epitaxial films on SrTiO$_3$(111) substrate
量子材料，特别是具有线性色散带的狄拉克材料，可以通过导致强烈调制其电子性质的伪磁场的应变诱导的晶格畸变来有效地调谐。在这里，我们通过分子束外延在SrTiO $_3$（111）衬底上生长由交替堆叠的Sn $_2$蜂窝（锡烯）和Fe $_3$ Sn kagome层组成的可果梅磁体FeSn膜。使用扫描隧道显微镜/光谱，我们表明，锡蜂窝层可以周期性地变形的外延应变膜厚度低于10 nm，导致微分电导峰与朗道产生的伪磁场大于1000 T的水平一致。我们的研究结果表明，应变工程的拓扑磁体在纳米尺度上的电子特性的可行性。
2023-03-10 cond-mat.mtrl-sci
