Depth-Resolved Subsurface Defects in Chemically Etched SrTiO3
深度分辨阴极射线发光光谱的原子级平坦的TiO 2-终止SrTiO 3单晶表面揭示了显着的差异，在原生点缺陷产生的常规蚀刻与缓冲HF（BHF）和替代程序使用盐酸-硝酸酸性溶液（HCLNO），产生三倍少的氧空位前和近一个数量级后，纯氧退火。BHF产生的缺陷密度在表面以下延伸数百nm，而较低的HCLNO处理的密度延伸小于50 nm。这种“Arkansas”HCLNO蚀刻和退火方法避免了HF处理，并为复杂氧化物异质结构生长提供了具有低原生缺陷密度的高质量SrTiO 3表面
2009-03-10 cond-mat.mtrl-sci
Electronic and magnetic properties of structural defects in SrTiO$_3$(Co)
确定了SrTiO $_3$（Co）样品中Co主要进入钙钛矿型$AB$ O $_3$结构的$A$或$B$位的合成条件，EXAFS研究表明，在$A$位的Co杂质偏离中心，并从该位置移动了1.0 μ m。XANES研究揭示了Co的两种主要氧化态：在$A$位点的Co $^{2+}$和在$B$位点的Co $^{3+}$。第一性原理计算的一些可能的含钴的结构缺陷揭示的缺陷，其性能是兼容的实验观察到的Co氧化态，其局部结构，磁，电，和光学性能。
2019-12-23 cond-mat.mtrl-sci
Role of Defects in Photocatalytic Water Splitting: Monodoped vs Codoped SrTiO$_3$
利用杂化密度泛函理论和\textit{ab initio}原子热力学方法，研究了非金属（N）和金属（Mn）单掺杂对SrTiO $_3$可见光吸收的影响，发现它们都不适合提高光催化活性。因此，为了提高SrTiO $_3$的光催化活性，我们在SrTiO $_3$中同时掺杂Mn和N来有效地调节其电子性质。在共掺杂的SrTiO $_3$中，光生载流子的复合受到抑制，分立局域态的钝化使扩散和迁移率增加。结果表明，Mn $_{\textrm{Sr}}\textrm{N}_\textrm{O}$（Mn在Sr位和N在O位的共掺杂）是提高SrTiO $_3$在可见光下光催化活性的最有希望的候选者。
2020-02-22 cond-mat.mtrl-sci
Switchable polarization in non-ferroelectric SrTiO$_3$
基于密度泛函理论发现本征缺陷可使非铁电SrTiO$_3$产生可切换的强自发极化，为缺陷工程材料设计开辟新途径。
2025-06-02 cond-mat.mtrl-sci
Defect Induced Room Temperature Ferromagnetism in Methylammonium Lead Iodide Perovskite
有机-无机杂化钙钛矿的缺陷容限性质反映在其光伏性能的惊人增长中。晶格缺陷的存在可以操纵甚至产生一些特殊的性质，否则这些性质将保持不可见。在这篇文章中报道的这些属性之一是第一次在甲基铵卤化铅钙钛矿中的缺陷介导的室温铁磁性的实验观察，abinitio计算支持。理论分析表明，铁磁性主要来源于正交晶相和立方晶相的碘空位，而不是四方晶相的碘空位。低温（100 K）的铁磁磁滞回线是稳定的，即使在380 K的高温证实了这样一个事实，即磁性的起源嵌入在其有缺陷的性质。
2018-09-21 cond-mat.mtrl-sci
Effects of annealing time on defect-controlled ferromagnetism in Ga1-xMnxAs
我们已经研究了低温分子束外延生长的Ga 1-xMnxAs的退火外延层的磁性，电子和结构特性的演变。在250 ℃的最佳温度下退火不到2小时，显著增强了导电性和铁磁性，但继续退火更长的时间抑制了两者。这些数据表明，这种退火诱导的缺陷在Ga 1-xMnxAs演变通过至少两个不同的过程，他们指出，在这种材料中的不同的缺陷和铁磁性之间的复杂的相互作用。
2001-05-28 cond-mat.mtrl-sci
Defects induced ferromagnetism in plasma-enabled graphene nanopetals
石墨烯的铁磁性是一个非常吸引人的研究领域，但由于其弱磁化强度，在实际应用中仍然是一个很大的挑战。为了增强磁化，在这里，我们设计了具有高达105 m/g的超长缺陷边缘、超致密晶格空位和氢化学吸附的等离子体使能石墨烯纳米片。所设计的石墨烯纳米片显示出强大的铁磁性，具有高达2 emu/g的大饱和磁化强度在5 K和1.2 emu/g在室温下。这项工作确定了等离子体使能的石墨烯纳米金属作为石墨烯基磁性器件的有前途的候选者。
2014-01-14 cond-mat.mtrl-sci
Tracking defect-induced ferromagnetism in GaN:Gd
我们报道了用分子束外延（MBE）生长的GAN：Gd层的磁性。在这些样品中发现了关于磁性能的差的再现性。我们的研究结果表明，浓度为10^19 cm^-3的缺陷可能对磁性能起着重要作用。正电子湮没谱不支持GAN：Gd中的铁磁性和Ga空位之间的联系。GAN：Gd的氧共掺杂在室温下促进铁磁性，并指出氧在Gd掺杂GAN中介导铁磁性相互作用的作用。
2011-08-03 cond-mat.mtrl-sci
Nitrogen defects and ferromagnetism of Cr-doped AlN diluted magnetic semiconductor from first principles
报道了用各种方法制备的Cr掺杂AlN稀磁半导体的居里温度高达900 K，这对于自旋电子学应用是令人兴奋的。据认为，N缺陷在实现良好样品的高温铁磁性方面起着重要作用。基于这些实验进展，我们采用全势密度泛函理论和超原胞方法研究了N缺陷对含N空位（VN）的（Al，Cr）N铁磁性的影响。计算结果与实验观察和实际掺铬AlN样品及其合成的事实相一致。我们的第一性原理研究结果对于阐明铁磁性的形成机制和开发高性能的掺铬AlN稀磁半导体材料具有重要意义。
2008-10-28 cond-mat.mtrl-sci
Electron degeneracy and intrinsic magnetic properties of epitaxial Nb:SrTiO$_3$ thin-films controlled by defects
我们报告热电功率实验中的e掺杂薄膜SrTiO $_3$（STO），这表明，电子能带简并可以解除通过缺陷管理在生长过程中。我们发现，即使是少量的阳离子空位，结合外延应力，产生均匀的tetraorbic变形的薄膜，导致在低温下的Kondo样的电阻上升，大的各向异性磁阻，和非线性霍尔效应。从头计算确认了不同的占领，每个波段的四重态失真的程度而定。本文报道的四方畸变e掺杂STO薄膜的现象与LaAlO $_3$ /STO界面和磁性STO量子阱中观察到的现象相似。
2015-09-24 cond-mat.mtrl-sci
Influence of defects on the critical behaviour at the \boldmath{105} K structural phase transition of SrTiO$_3$: I. The broad component
用同步辐射三轴衍射法研究了不同氧空位浓度的SrTiO $_3$晶体在$105 K$结构相变附近的临界涨落。由于氧空位的存在，与无缺陷系统相比，临界行为发生了变化。在我们的实验中，涂抹出的平方序参数和交叉的临界指数$ν$和$γ$以上的相变温度被观察到，交叉温度强烈依赖于缺陷的浓度。为了理解实验结果，例如在临界温度附近发现的临界指数的不寻常值，使用重整化群理论和复制技巧分析了无序系统中结构相变的Ginzburg-Landau-Wilson泛函。考虑到局部增加转变温度的缺陷的影响，导致对所观察到的行为的定性理解。交叉行为的临界指数可以建模和所观察到的实验数据的定量分析。
2000-06-22 cond-mat.mtrl-sci
Competing Lattice and Defect Dynamics Govern Terahertz-Induced Ferroelectricity in Quantum Paraelectric SrTiO$_3$
University of Electronic Science and Technology of China（电子科技大学）；Institute of Electronic and Information Engineering, University of Electronic Science and Technology of China（电子科技大学电子信息工程学院）；Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics, Institute of Physics, Chinese Academy of Science（中国科学院物理研究所凝聚态物理国家实验室）
本研究揭示了太赫兹脉冲通过竞争晶格和缺陷动力学诱导SrTiO₃中的瞬态铁电性，证实了缺陷介导的竞争在光诱导铁电性中的核心作用。
2025-12-08 cond-mat.mtrl-sci
Defect Induced Room Temperature Ferromagnetism in High Quality Co-doped ZnO Bulk Samples
在过渡金属掺杂氧化物中经常报道的室温铁磁性的性质仍然是一个巨大的争论。本文报道了通过标准固相反应路线合成的高质量Co掺杂ZnO（Zn 1-xCoxO）体样品的室温铁磁性。使具有低水平结构缺陷的参考顺磁性Co掺杂ZnO样品在还原性气氛中经受热处理，以便以受控的方式在样品中引入缺陷。进行了详细的结构分析，以表征诱导缺陷及其浓度。的磁力揭示了在室温下的顺磁和铁磁相的共存，在直接相关的结构性能。饱和磁化强度随着热处理的加强而增加，因此，随着感生缺陷密度的增加而增加。用束缚磁极化子模型对磁性行为进行了充分的解释。基于实验结果，理论计算的支持下，我们归因于所观察到的缺陷引起的铁磁性的起源，由于锌间隙缺陷介导的磁极化子的Co离子之间的铁磁耦合。
2020-07-28 cond-mat.mtrl-sci
Defect-induced magnetism in SiC: Interplay between ferromagnetism and paramagnetism
缺陷感生铁磁性引发了大量的研究和争议。主要的问题是，感应铁磁信号是如此之弱，它可以充分占痕量污染。为了解决这一问题，我们研究了SiC的磁性能的变化后，中子辐照通量覆盖四个数量级。一个大的顺磁分量已被诱导和规模与缺陷浓度，这可以很好地解释了非耦合双空位。然而，铁磁贡献仍然很弱，并且仅出现在中子的低注量范围内或退火处理后。第一性原理计算暗示了缺陷浓度的相互排斥作用：缺陷以磁相互作用为代价有利于自旋极化。结合实验和第一性原理计算结果，缺陷诱导的铁磁性可以理解为一个局部效应，不能按比例放大的体积。因此，我们的调查回答了长期存在的问题，为什么缺陷引起的铁磁信号很弱。
2015-11-10 cond-mat.mtrl-sci
Weak ferromagnetism of antiferromagnetic domains in graphene with defects
在平均场近似下，利用近藤哈密顿量研究了具有随机分布磁缺陷/空位的石墨烯的磁性.已经表明，一旦温度达到临界点$T_{N}$，具有缺陷的石墨烯经历从顺磁性到反铁磁性（AFM）相的磁性相变。考虑到作为一个指定的原因，多个成核到AFM域的缺陷离散。由于每个畴的特征在于与不同的亚晶格相关联的缺陷的部分补偿磁化，因此它们一起揭示了在磁场中的超顺磁性行为。理论定性地描述了实验数据提供的AFM畴结构的温度依赖性。
2011-04-15 cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetism and suppression of metallic clusters in Fe implanted ZnO - a phenomenon related to defects?
研究了高真空退火的ZnO（0001）单晶的磁性能和注入Fe后的团簇形成趋势。虽然金属Fe团簇形成被抑制，没有证据的Fe磁矩的相关性观察到的ferromagnetics. The后者随着集群抑制的ZnO主机matrix中的缺陷进行了讨论，因为基板的结晶质量降低，由于通过X-射线衍射观察到的准备。
2009-08-04 cond-mat.mtrl-sci
Disentangling defect-induced ferromagnetism in SiC
我们提出了一个详细的调查与氖离子轰击SiC单晶的磁性。通过仔细测量原始和辐照SiC的磁化强度，我们将SiC的磁化强度分解为顺磁、超顺磁和铁磁贡献。铁磁性的贡献仍然远高于室温，并表现出明显的磁各向异性。我们定性地解释了作为一个内在的缺陷的聚集倾向的结果的磁性。
2014-01-22 cond-mat.mtrl-sci
Carbon p Electron Ferromagnetism in Silicon Carbide
当引入特定缺陷时，铁磁性可以发生在宽带隙半导体以及碳基材料中。因此，需要在缺陷和所产生的铁磁性之间建立直接关系。在这里，我们有助于揭示的起源缺陷诱导的铁磁性使用SiC作为一个典型的例子。我们发现长程铁磁耦合可以归因于VSiVC双空位周围最近邻碳原子的p电子。因此，铁磁性可以追溯到它的微观电子起源。
2015-03-02 cond-mat.mtrl-sci
The effect of intrinsic point defects on ferroelectric polarization behavior of SrTiO$_3$
采用密度泛函理论（DFT）和Berry相方法研究了SrTiO $_3$体相和薄膜中的各种本征缺陷和缺陷团簇对铁电极化和开关机制的影响.结果表明，钛Ti $_\mathrm{Sr}^{\bullet \bullet}$和锶Sr $_\mathrm{Ti}^{"}$反位缺陷都能引起SrTiO $_3$的铁电极化，其中Ti $_\mathrm{Sr}^{\bullet \bullet}$缺陷引起的自发极化比Sr $_\mathrm{Ti}^{"}$缺陷引起的自发极化和极化反转激活能垒更高.与反位缺陷结合的氧空位的存在可以增强或减弱极化，这取决于缺陷对的配置，但与没有氧空位的反位缺陷相比，它总是导致更大的极化切换激活势垒。我们还表明，自发极化的SrTiO $_3$的幅度可以通过控制的程度，Sr/Ti nonstroichiometry调谐。其他本征点缺陷如Frenkel缺陷对和电子小极化子也有助于SrTiO $_{3}$中铁电极化的出现。
2016-09-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Defect-induced ferromagnetism in fullerenes
基于电子结构的从头计算，提出了聚合C_（60）的铁磁性图象，这似乎解释了一整套有争议的实验数据。我们已经证明，与立方富勒烯相比，在菱形C60中，铁原子的分离在能量上是无益的，这是一个强有力的论据，有利于碳铁磁性的内在特征，这可能是由具有未成对磁性电子的空位引起的。结果表明：C_（60）菱面体相空位的能量形成基本上小于立方相中空位的能量形成，（ii）含有空位的碳笼之间存在强的铁磁交换相互作用，（iii）磁空位融合成双空位在能量上是有利的。后者可以解释铁磁性的脆弱性。
2009-04-05 cond-mat.mtrl-sci
Defect-impurity complex induced long-range ferromagnetism in GaN nanowires
采用GGA+U近似方法研究了Gd掺杂和点缺陷掺杂的纤锌矿（0001）GAN纳米线的结构、电学和磁学性质。我们发现，Ga空位（VGa）表现出较低的形成能相比，N空位（VN）。点缺陷的进一步稳定化由于Gd的存在而发生，并且环境铁磁性（FM）可以通过由VGa诱导的附加正电荷而在NW中稳定。电子结构分析表明，VGa引入额外的水平，导致铁磁耦合的带隙中，由于与Gd d和f状态的Ga和N原子的p状态的杂化。在Gd-VGa配合物存在下，获得了76.4meV的铁磁交换耦合能，因此铁磁交换耦合能主要由GAN纳米线中的阳离子空位-稀土配合物缺陷决定。另一方面，VN引入额外的电子载流子，并不有助于增加铁磁交换能。
2015-11-06 cond-mat.mtrl-sci
Rise and fall of defect induced ferromagnetism in SiC single crystals
研究了含VSi-VC双空位的6 H-SiC单晶的磁性和结构性质。我们发现，在室温下，结构无序的初始增加导致显着的铁磁性能。无序的进一步引入降低了饱和磁化强度，并伴随着晶格非晶化的发生。接近完全非晶化的阈值，也形成双空位团簇，饱和磁化强度几乎下降到零。
2011-06-06 cond-mat.mtrl-sci
Hydrogen-Ti$^{3+}$ Complex as a Possible Origin of Localized Electron Behavior in Hydrogen-Irradiated SrTiO$_3$
综述了最近用μ子自旋旋转（$μ^+$ SR）方法对$μ^+$赝质子注入SrTiO $_3$后形成的顺磁缺陷复合物的研究，重点讨论了氢辐照金属SrTiO $_3$薄膜中离域电子和局域电子共存与实验特征的关系.顺磁缺陷复合物，由间隙$μ^+$和Ti $^{3+}$小极化子组成，其特征在于约30 meV的小解离能。密度泛函理论（DFT）在广义梯度近似（GGA）+ $U$方案下对相应的氢缺陷复合物的计算表明，与电子从H $^+$ $^{3+}$复合物转移到导带相关的热力学施主能级可以在实际$U$值的导带最小值之下形成.这些结果表明，离域和本地化的电子共存，可以实现氢辐照SrTiO $_3$在富电子条件。
2022-07-26 cond-mat.mtrl-sci
Defect induced d0 ferromagnetism in a ZnO grain boundary
一些实验研究已经将晶界（GB）缺陷作为ZnO中铁磁性的起源。然而，这一假说的机制从未得到证实。本研究采用GGA+U近似研究了ZnO GB中的原子结构和点缺陷的影响。弛豫的GB具有大的周期性和通道，具有8和10个原子，具有4和3倍配位。与O空位（VO）不同，Zn空位（VZn）相对于块状区域优先聚集在GB处，这表明在多晶ZnO中获得p型导电性的可能性。虽然没有点缺陷的GB没有磁化，但VZn在GB的O位上诱导了高达0.68 μB/atom的自旋极化。铁磁交换能> 150 eV是通过增加VZn的浓度和通过向系统中注入空穴而获得的。电子结构分析表明，没有外部掺杂剂的自旋极化起源于O 2 p轨道，这是d 0半导体的一个共同特征。
2015-08-01 cond-mat.mtrl-sci
Atomistic calculations of charged point defects at grain boundaries in SrTiO$_3$
在多晶钙钛矿氧化物陶瓷中，氧空位在加速晶粒生长中起着重要作用。为了推进在原子尺度上的生长机制的基本理解，经典的原子模拟进行了研究的原子结构和氧空位的形成能在晶界上的原型钙钛矿氧化物材料SrTiO $_3$。在这项工作中，我们专注于两个对称的倾斜晶界，即$Σ$ 5（310）[001]和$Σ$ 5（210）[001]。一维连续介质模型适用于确定在含有晶界和点缺陷的原子结构模型中由带电晶格平面引起的静电势。通过这个模型，静电工件，这是固有的超细胞模型与周期性或开放的边界条件，可以考虑和适当的校正。我们报告计算的形成能的氧空位上的所有的氧网站之间的边界两个取向不良的晶粒，我们分析和讨论的形成能值相对于在空位的局部电荷密度。
2021-08-19 cond-mat.mtrl-sci
Orbital selective switching of ferromagnetism in an oxide quasi two-dimensional electron gas
准二维电子气（q2 DEG）中的多轨道物理触发了在大块材料中未观察到的独特现象，例如非常规超导性和磁性。在这里，我们研究了在LaAlO $_{3}$，EuTiO $_{3}$和SrTiO $_{3}$带绝缘体之间的（001）界面处形成的氧化物q2 DEG中自旋极化的轨道选择性切换机制。通过使用密度泛函理论计算、输运、磁性和X射线光谱测量，我们发现EuTiO 3层中以及与SrTiO 3的界面处具有3d $_{xz,yz}$轨道特征的钛带填充导致Eu-4f $_{3}$之间交换相互作用的反铁磁到铁磁切换。$^{7}$的磁矩。结果解释了在该q2 DEG中观察到的载流子密度依赖的铁磁相关性和异常霍尔效应，并展示了理论和实验相结合的方法如何能够更深入地理解新颖的电子相，并作为先进电子应用的材料设计的指导。
2021-09-13 cond-mat.mtrl-sci
Evidence of defect-induced ferromagnetism in ZnFe$_{2}$O$_{4}$ thin films
用X射线吸收近边谱和掠入射X射线荧光谱研究了ZnFe $_{2}$ O $_{4}$薄膜的电子结构。的光谱技术被用来确定非平衡阳离子占位作为沉积过程中的深度和氧气压力的函数，其对磁性的影响。结果发现，低于10 $^{-3}$毫巴的低沉积压力导致铁超占据四面体网站没有Zn $^{2+}$反转，导致在一个有序的磁性相与高室温磁矩。
2011-06-16 cond-mat.mtrl-sci
Strain-induced Defect Superstructure on the SrTiO3(110) Surface
我们报告了一个结合扫描隧道显微镜和密度泛函理论计算研究的SrTiO 3（110）-（4 × 1）表面。研究发现，在薄膜表面沿[1-10]取向的条纹形成反相畴。畴界被由Ti 2 O3空位和Sr吸附原子组成的缺陷对所装饰，这减轻了残余应力。空位的形成能和空位之间的相互作用导致缺陷超结构。研究表明，通过应变工程可以调控缺陷的密度和分布，为复杂氧化物材料的设计生长提供了一个灵活的平台。
2018-04-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Thickness-dependent Local Surface Electronic Structures of Homoepitaxial SrTiO3 Thin Films
利用低温扫描隧道显微镜/光谱（STM/STS）结合脉冲激光沉积（PLD）技术研究了SrTiO 3（001）的原子分辨衬底和同质外延薄膜表面。发现在1000 ℃下在1*10-6托的氧分压下退火（这是用于制备SrTiO 3衬底的典型退火处理）意外地导致原子尺度上的无序表面。与此相反，同质外延SrTiO 3薄膜上生长的无序衬底表现出（2*2）的表面重建。微分电导谱，dI/dV在STS测量，揭示了一些表面缺陷在10个单位的细胞厚的SrTiO 3膜，但少得多，在50个单位的细胞厚的膜。这些结果表明，在膜中的缺陷密度强烈依赖于膜的厚度，建议沿生长方向的非均匀的化学计量。
2010-04-16 cond-mat.mtrl-sci
Crystal structure, local structure, and defect structure of Pr-doped SrTiO$_3$
X射线衍射研究表明，随着$x$的增加，（Sr $_{1-x}$ Pr $_x$）TiO $_3$固溶体在300 K时的结构由立方$Pm3m$转变为四方$I4/mcm$. XANES和EXAFS谱的分析表明，Pr离子主要是在3+氧化态，他们取代Sr原子，是在中心，无论制备条件。在（Sr $_{1-x}$ Pr $_x$）TiO $_3$中晶格参数对Pr浓度的弱依赖性被解释为Sr-O键长的弛豫与带正电的Pr $^{3+}$和Ti $^{4+}$离子的排斥之间的竞争，而Sr-O键长的弛豫是由于Sr和Pr离子的离子半径不同而引起的.结果表明，晶体中最重要的缺陷是带电的Sr空位和SrO平面断层，镨没有进入平面断层中的Sr位。
2012-07-25 cond-mat.mtrl-sci
Appearance of ferromagnetism in Pt(100) ultrathin films originated from quantum-well states
在SrTiO_3（100）衬底上沉积的Pt（100）薄膜中观察到铁磁性。出现在厚度为2.2-4.4 nm的膜中的铁磁性根据膜厚度以大约1 nm（5-6个单层）的周期性地变化。这与从薄膜中形成的量子阱态导出的周期一致。X射线磁性圆二色性测量表明Pt（100）超薄膜具有内禀铁磁性。此外，目前的结果表明，纯Pt的轨道磁矩是远远小于Pt/铁磁多层系统的可能性。这些结果将为Pt组分中大的磁各向异性的起源提供一个潜在的新机制。
2022-11-10 cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetism and conductivity in atomically thin SrRuO3
自旋电子学非常需要原子薄的铁磁和导电电子系统，因为它们可以用磁场和电场两者来控制。我们提出了（SrRuO 3）1-（SrTiO 3）5超晶格和单晶胞厚SrRuO 3样品与SrTiO 3覆盖。我们实现卓越品质的样品。在这些样品中，电子系统只包括一个单一的RuO 2平面。我们观察到电导率低至50 mK，居里温度为25 K的铁磁状态，磁性信号持续至约100 K。
2019-02-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ferromagnetism and increased ionicity in epitaxially grown TbMnO3 films
在SrTiO 3衬底上生长了TbMnO 3薄膜。薄膜在压缩应变下生长，并且仅部分地被夹在衬底上。这产生了显着的变化，在磁性能和，不像散装材料，薄膜显示铁磁相互作用低于40 K的有序温度。X射线光电子能谱测量表明，薄膜中Mn-3s的分裂比体材料大0.3eV。从头算嵌入式集群计算产生Mn-3S分裂，与实验一致，并揭示，较大的观测值是由于较大的离子性的薄膜。
2008-10-28 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic defects promote ferromagnetism in Zn1-xCoxO
实验研究表明，Zn 1-xCoxO作为薄膜或纳米晶体具有铁磁性和高于室温的居里温度，并且Zn 1-xCoxO的p型或n型掺杂可以改变其磁性状态。体Zn 1-xCoxO具有低的缺陷密度和在实验薄膜研究中使用的范围内的x仅在非常低的温度下表现出铁磁性。因此，薄膜样品或纳米晶中的缺陷可能在促进Zn 1-xCoxO中Co离子间的磁相互作用中起重要作用。采用B3 LYP杂化密度泛函方法计算了ZnO中Co取代Zn、Zn和O空位、N取代和间隙Zn的电子结构. B3 LYP泛函预测的带隙为3.34 eV的散装ZnO，接近实验值3.47 eV。占据的少数自旋Co 3d能级位于价带的顶部，未占据的能级位于导带最小值上方。大多数自旋Co 3d水平杂交强烈与体ZnO状态。中性O空位和间隙Zn分别是深施主和浅施主。Zn空位是深受主，N空位的受主能级处于中能隙。通过计算含有两个Co离子和一个氧空位、取代N或间隙Zn的ZnO超电池在不同电荷状态下的磁态总能量，研究了p型或n型掺杂促进Co离子交换耦合的可能性.中性的N缺陷和带正电荷的O空位是仅有的两种在中程强烈促进Co离子铁磁交换耦合的缺陷。
2005-12-05 cond-mat.mtrl-sci
Defects induced ferromagnetism in Mn doped ZnO
采用固相反应法合成了Mn掺杂（2at%）的单相ZnO样品。在500 ℃下进行最终烧结之前，将混合粉末研磨不同的研磨时间（6、24、48和96小时）。样品的晶粒尺寸彼此非常接近（~ 32 \pm 4 nm）。然而，从磁性能和电阻率随球磨时间的变化来看，样品的缺陷状态是不同的。所有样品都具有铁磁性，在室温下具有明显的磁滞回线。球磨96小时后，样品的饱和磁化强度达到最大值（0.11 μ B / Mn原子）。已经发现电阻率随着研磨时间的增加而增加。电阻最大的样品具有最大的饱和磁化强度。正电子平均寿命随球磨时间的变化规律与饱和磁化强度的变化规律十分相似。这表明开体积空位缺陷，大概是锌空位附近的晶粒表面，在诱导铁磁秩序Mn掺杂ZnO中发挥的关键作用。为获得有利于铁磁性的最佳缺陷组态，需要适当选择球磨周期和退火条件。
2010-10-04 cond-mat.mtrl-sci
Point defects, ferromagnetism and transport in calcium hexaboride
采用超原胞方法，在密度泛函理论的广义梯度近似下，计算了CaB $_6 $中一系列点缺陷的形成能和局域磁矩.基于这些结果，推测这些缺陷对电输运的影响。结果表明，La取代Ca并不导致局域磁矩的形成，而中性B $_6 $空位的磁矩为2.4 Bohr磁子，主要分布在最近邻的6个B原子上.一个合理的机制，这些时刻的铁磁有序的建议。由于相同的断裂B-B键出现在CaB $_6$结构的优选（100）解理面上，因此认为多晶的内表面以及外表面通常对所观察到的磁化强度有很大的贡献。
2001-08-20 cond-mat.mtrl-sci
HfO$_2$: a new direction for intrinsic defect driven ferromagnetism
鉴于最近的实验报告中的HfO $_{2}$薄膜的意外的铁磁性，我们进行了第一性原理调查，寻找可能带来的存在下的小浓度的本征点缺陷的磁秩序。用密度泛函理论（DFT）计算了HfO \it的电子结构，结果表明，HfO中孤立的阳离子空位导致了高自旋缺陷态的形成.此外，这些似乎是铁磁耦合与一个相当短的范围内的磁相互作用，导致在铁磁基态的整个系统。更有趣的是，这些高自旋态和铁磁性的发生在HfO $_{2}$的低对称性单斜相中。这与以前已知的表现出点缺陷铁磁性的其他系统完全不同，从而使我们更仔细地观察这种现象。
2005-02-09 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
Defect-induced ferromagnetism in graphite
我们证明了铁磁有序的缺陷结构在高取向热解石墨与磁力显微镜在室温下的直接证据。经过仔细分析，磁性杂质被排除为磁信号的来源，支持碳基材料的固有磁性行为。所观察到的铁磁性已被归因于起源于未成对电子自旋局限于晶界。晶界的扫描隧道光谱显示出强烈的局域态和增强的电荷密度相比，裸石墨。
2008-10-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Fermi-Level-Dependent Defect Chemistry and Oxygen Evolution Reaction Activity of Fe-Doped and Oxygen-Deficient \ce{SrTiO3}(001)
Institut für Materialwissenschaft, Technische Universität Darmstadt（达姆施塔特工业大学材料科学研究所）
通过第一性原理计算，研究Fe掺杂和氧空位在不同电荷态下对SrTiO3(001)表面析氧反应活性的影响，发现过电位随费米能级变化，提出费米能级工程调控缺陷介导的OER活性。
2026-06-16 cond-mat.mtrl-sci
Competition of defect ordering and site disproportionation in strained LaCoO$_{3}$ on SrTiO$_3$(001)
的起源$3 \times 1$重建观察到的外延LaCoO $_{3}$薄膜上的SrTiO $_3(001)$评估通过使用第一性原理计算，包括库仑排斥项。我们编译的相图作为一个功能的氧气压力，这表明，（$3 \times 1$）有序的氧空位（LaCoO $_{2.67}$）是在常用的生长条件下的青睐，而化学计量的薄膜出现在富氧条件下。相分离阻碍了进一步还原的LaCoO $_{2.5}$棕沸石膜的生长。我们报告了两个竞争的基态候选化学计量薄膜：半金属相$3 \times 1$低自旋/中间自旋/中间自旋磁序和半导体相中间自旋磁序。这表明，即使在没有氧空位的情况下，拉伸应变也会诱导铁磁性。这两个阶段表现出一个有趣的（$3 \times 1$）重建八面体旋转模式和相应调制的La-La距离。特别是，电荷和键的practionation和伴随的轨道顺序的$t_{2g}$孔出现在Co网站，也观察到无应变的散装LaCoO $_3$在中间自旋状态，并解释在高温下通过X射线衍射获得的结构数据。网站prefectionation驱动的金属到半导体的过渡，调和中间自旋状态与实验观察到的低电导率在自旋状态交叉没有Jahn-Teller扭曲。
2020-03-04 cond-mat.mtrl-sci
Spontaneous ferromagnetism and finite surface energy gap in the topological insulator Bi$_2$Se$_3$ from surface Bi$_\rm{Se}$ antisite defects
我们进行从头计算的Bi $_\mathrm{Se}$反位缺陷的表面的Bi $_2$硒$_3$，发现强的低能缺陷共振的自发铁磁性，固定到一个面外的取向，由于一个异常大的磁各向异性能量。对于反位缺陷的表面层，我们发现半巡回铁磁性和强杂化的狄拉克表面状态，产生一个有限的能隙。对于较深的缺陷，这种杂化基本上不存在，磁矩变得更加局部化，并且不存在能隙。
2020-10-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
On the origin and the manipulation of ferromagnetism in Fe$_3$GeTe$_2$: defects and dopings
为了理解Fe $_3$ GeTe $_2$的磁性，我们进行了详细的第一性原理研究。与传统观点相反，它明确地表明，Fe $_3$ GeTe $_2$不是铁磁性的，而是反铁磁性的，在其化学计量相中净磁矩为零。Fe缺陷和空穴掺杂是使该材料具有铁磁性的关键，这一点可以从磁力响应和总能量计算中得到证明。此外，我们发现电子掺杂也诱导了反铁磁到铁磁的转变。这是理解最近引人注目的门控铁磁性实验的关键因素。我们的研究结果不仅揭示了这种材料的铁磁性的起源，但也显示了如何可以操纵与缺陷和掺杂。
2019-04-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Conducting and insulating LaAlO$_3$/SrTiO$_3$ interfaces: A comparative surface photovoltage investigation
表面光电压谱（SPV）是一种分析宽禁带半导体（异质）结构表面和界面电子缺陷态能量分布的通用方法，本文应用SPV谱对生长在$_2$ -和SrO-封端的SrTiO $_3$上的5个晶胞厚的LaAlO $_3$异质结构进行了比较研究。如在过去的大量实验和理论研究中所示，这两个界面表现出显著不同的性质，第一个是导电的，第二个是绝缘的。我们目前的SPV调查揭示了清晰可辨的界面缺陷态分布的两种配置时，在一个经典的半导体能带结构的框架内解释。此外，裸SrTiO $_3$晶体与TiO $_2$或混合SrO/TiO $_2$终端显示类似的SPV光谱和瞬态做LaAlO $_3$覆盖的样品与SrTiO $_3$基板的相应终端。这是根据一些最近的作品，强调SrTiO $_3$的决定性作用和LaAlO $_3$相对于电子界面性能的次要作用。
2013-11-03 cond-mat.mtrl-sci
Room-temperature ferromagnetism in graphite driven by 2D networks of point defects
碳基材料中的铁磁性对于应用和基础科学目的都是有吸引力的，因为碳是一种轻的和生物相容的材料，与基于3d或4f电子的传统铁磁体相比，它只包含s和p电子。在这里，我们展示了直接的证据，铁磁秩序局部缺陷结构在高取向热解石墨（HOPG）与磁力显微镜和在室温下的体磁化测量。经过仔细分析，磁性杂质被排除在磁信号的来源之外，支持碳的固有磁性行为。所观察到的铁磁性已被归因于起源于未成对电子自旋定位在晶界的HOPG。晶界形成点缺陷的二维阵列，其中它们的间距取决于两个晶粒的相互取向。根据这些点缺陷之间的距离，晶界的扫描隧道光谱显示出两个强烈的分裂局域态的缺陷之间的小距离（< 4 nm）和一个局域态的费米能级的缺陷之间的大距离（> 4 nm）。
2009-10-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Stoichiometry and defect superstructures in epitaxial FeSe films on SrTiO3
利用低温扫描隧道显微镜研究了不同退火条件下SrTiO 3（001）衬底上外延FeSe薄膜的化学计量比和缺陷。低温退火与过量供应的Se导致Fe空位和超结构的形成，伴随着在FeSe膜的超导（金属）到绝缘体的转变。而高温退火则可以消除Fe空位和超结构，从而恢复单层FeSe薄膜的高温超导相。我们还观察到多层FeSe在低温退火过程中，这是揭示与铁空位的形成和吸附原子迁移。我们的研究结果文件非常特殊的作用，薄膜化学计量，并帮助解开几个争议的单层FeSe薄膜的性能。
2020-07-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Synergetic effect of edge states and point defects to tune ferromagnetism in CVD-grown vertical nanostructured MoS2: A correlation between electronic structure and theoretical study
本研究结合离子辐照、XPS、FESEM与DFT计算，揭示垂直纳米结构MoS2中边缘态自旋与硫空位缺陷对室温铁磁性的协同调控机制。
2024-06-14 cond-mat.mtrl-sci
Anisotropic defect-induced ferromagnetism and transport in Gd-doped GaN two-dimensional electron gasses
在这里，我们报告的稀土Gd掺杂的磁性和磁输运的GAN二维电子气（2DEGs）的影响。样品通过等离子体辅助分子束外延生长，并由AlN/GAN异质结构组成，其中Gd在极化诱导的2DEG内进行δ掺杂。在这些Gd掺杂的2DEG中观察到铁磁性，其居里温度高于室温，并且各向异性自发磁化倾向于平面外（c轴）取向。在高达50 kOe的磁场下，面内配置的磁化强度保持小于面外配置的磁化强度，这表明交换耦合自旋沿极c轴锁定。具有最低Gd浓度（2.3 $\times$ $10^{14}$ cm $^{-2}$）的样品在5 K下表现出41.1 $μ_B/Gd^{3+}$的饱和磁化强度，这表明单独的Gd离子自旋（7 $μ_B$）不能解释磁化强度。令人惊讶的是，没有任何Gd生长的对照样品显示不一致的磁性;在一些对照样品中观察到弱铁磁性，而在其他样品中观察到顺磁性。铁磁2DEG不表现出异常霍尔效应;霍尔电阻随磁场非线性地变化，但不跟踪磁化，这表明铁磁相和2DEG内的导带电子之间缺乏耦合。
2015-11-21 cond-mat.mtrl-sci
Defect Engineered Room-Temperature Ferromagnetism in Quasi-Two-Dimensional Nitrided CoTa2O6
准二维CoTa 2 O 6的热氨解反应得到了O2-/N3-和阴离子空位有序的Co2+ Ta 5 + 2 O 6-xN 2x/3 $\Box$ x/3（x $\leq$ 0.15），其表现出从反铁磁性到室温铁磁性以上的缺陷设计的转变，这一点通过衍射、光谱和磁性表征得到了证实。第一性原理计算揭示了铁磁性的起源是一种特殊的CoON组态，N位于Wyckoff位置8 j，打破了ab平面的镜像对称性。压力诱导的电子相变也被预测在24.5 GPa左右，伴随着绝缘体到金属的转变和磁矩消失。
2021-04-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Influence of defects on the critical behaviour at the \boldmath{105} K structural phase transition of SrTiO$_3$: II. The sharp component
用100-120 keV同步辐射高分辨三晶衍射仪研究了五种不同单晶SrTiO $_3$的晶体学参数镶嵌性、晶格参数变化、积分反射率和105 K结构相变以上的临界散射随深度的变化。深度相关的阻抗测量表明，氧空位的存在是不负责的两个长度尺度的现象。结果表明，锐分量只出现在高度完整单晶的近表面区域，并与晶体学量的指数增长相耦合。第二长度尺度在应变场能够通过晶格平面的宏观弯曲而松弛的表面处不存在。在镶嵌性相对较大的晶体中，尖锐成分也受到强烈抑制。在高度完整的样品中的长程应变场和表面附近的组合似乎是观察尖锐分量的必要条件。如果临界散射的强度被假定为正比于洛伦兹磁化率的平方，而不是像通常的惯例那样正比于洛伦兹磁化率的平方，那么第二长度尺度的临界指数与标度律是令人满意的一致。宽分量的临界指数与尖分量的出现无关。
2000-06-26 cond-mat.mtrl-sci
Highly Enhanced robust room temperature ferromagnetism in CVD-grown nano-dimensional MoS2 flakes by modifying edges and defect engineering
本研究通过低能氩离子辐照在CVD生长的MoS2薄片中引入硫空位和边缘结构，实现了高达4.18 emu/g的室温铁磁性增强，为二维材料磁性调控提供了新途径。
2025-05-27 cond-mat.mtrl-sci
Electron dichotomy on the SrTiO$_3$ defect surface augmented by many-body effects
在一个共同的范例中，凝聚态物质的电子结构被分为弱相关化合物和强相关化合物。虽然传统的能带理论通常适用于前一类，但多体效应对后者至关重要。像熟悉的SrTiO $_3$化合物这样的材料，可以桥接甚至放弃这种表征方案，这是非常有趣的。本文用密度泛函理论和动力学平均场论相结合的方法证明，STO（001）表面上的氧空位导致了弱关联的$t_{2g}$低能准粒子和以$e_g$特征为主的局域“带隙”态的二分法。我们进一步联系最近的实验工作，研究了表面对磁序的不稳定性。
2016-03-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Surface and interface effects in oxygen deficient SrMnO$_3$ thin films grown on SrTiO$_3$
复杂的氧化物功能，如铁电性，磁性或超导性，往往是在外延薄膜的几何形状。氧空位往往是这些材料中的主要缺陷类型，但到目前为止，对它们的稳定性和电子结构的基本理解大多建立在体块或应变体块中，忽略了薄膜几何形状中存在的界面和表面。本文通过密度泛函理论计算研究了在SrTiO $_3$（STO）（001）衬底上生长的SrMnO $_3$（SMO）薄膜模型体系中的氧空位。结构和电子的差异相比，散装SMO的结果主要是在膜表面的配位不足。改变的晶体场导致子表面的价带状态的耗尽和转移这种电荷到表面Mn原子，这两者都强烈影响膜中的缺陷化学。结果是与较深层相比，表面区域中的氧空位的强烈偏好。最后，对于衬底中的亚稳态氧空位，我们预测缺陷与其过量电荷在空间上分离，后者被容纳在薄膜中但靠近衬底边界。这些结果表明，表面和界面效应导致显着差异的稳定性和电子结构的氧空位在薄膜的几何形状相比，（应变）散装。
2021-02-19 cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetism in defect-ridden oxides and related materials
高温铁磁性在含少量磁性掺杂物的氧化物薄膜和纳米颗粒中的存在仍然存在争议。有些人认为这些材料是稀磁半导体，而另一些人认为它们是铁磁性的，只是因为磁性掺杂剂形成了二次铁磁性杂质相，如钴金属或磁铁矿。也有d0系统和其他不含磁性离子的缺陷氧化物的报道。在这里，我们调查二氧化钛（金红石）含有1 - 5%的铁阳离子，并发现，室温铁磁性的脉冲激光沉积制备的薄膜是不是由于磁有序的铁。薄膜既不是稀磁半导体，也不是铁基铁磁杂质相的宿主。提出了一种新的缺陷相关的铁磁性模型，该模型涉及自旋分裂缺陷带，该缺陷带由来自邻近电荷库的电荷转移填充，在本例中，氧化物晶格中的Fe 2+和Fe 3+离子的混合物。该模型的相图显示了非均匀的Stoner铁磁性如何取决于电子总数Ntot、Stoner交换积分I和缺陷带宽W;带占有率由d-d库仑相互作用U决定。存在铁磁金属、半金属和绝缘体以及铁磁金属和绝缘体的区域。高温斯通纳磁性的一个特征是无滞后磁化曲线，其在室温以下实际上与温度无关。这与由局部偶极场确定的游荡铁磁轴有关。磁化强度受缺陷浓度的限制，而不受3d掺杂的限制。只有1 - 2%的薄膜是磁性有序的。
2010-03-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
