Orbital Insulators and Orbital Order-disorder Induced Metal-Insulator Transition in Transition-Metal Oxides
采用集团自洽场方法，在强关联区研究了轨道有序对过渡金属氧化物金属-绝缘体相变的影响。在单粒子激发谱中发现了绝缘能隙对轨道序参量的明显依赖性。热涨落驱动轨道有序-无序转变，减小能隙，导致金属-绝缘体转变。自旋和轨道之间的相互作用导致轨道绝缘体中轨道极化的不寻常的温度依赖性，这可以在共振X射线散射强度中看到。
2007-09-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Controlling Metal-Insulator Transitions in Vanadium Oxide Thin Films by Modifying Oxygen Stoichiometry
钒氧化物是强相关材料，其显示金属-绝缘体转变以及严重依赖于氧化学计量的各种结构和磁性。因此，在这些材料中，特别是在薄膜中，精确地控制氧的化学计量是至关重要的。这项工作展示了一种高真空气体析出技术，允许通过仔细调整热力学条件的VOX薄膜中的氧浓度的修改。我们能够控制蓝宝石衬底上VO 2、V3 O 5和V2 O3相之间的演变，克服相邻Magnéli相的窄相稳定性。各种退火路线被发现，以实现所需的阶段，并最终控制金属-绝缘体转变（MIT）。显著的MIT的转化膜，以及详细的结构调查的基础上，X-射线衍射测量和倒易空间映射显示，最佳的化学计量获得和稳定。利用这种技术，我们发现，薄膜的V-O相图不同于体材料，由于应变和有限尺寸效应。我们的研究展示了新的途径，战略性地调整复杂氧化物中的氧化学计量比，并提供了一个路线图，了解VOX薄膜的相稳定性。
2020-06-06 cond-mat.mtrl-sci
Atomic layer control of metal-insulator behavior in oxide quantum wells integrated directly on silicon
我们提出了直接集成在Si（100）上的外延LaTiO 3/SrTiO 3量子阱的电学和结构特性。量子阱表现出费米液体行为描述的金属输运。载流子来自于从LaTiO 3到SrTiO 3的电荷转移和SrTiO 3中的氧空位。通过减小量子阱的厚度，观察到载流子-载流子散射的增强，并且绝缘传输出现。一致的莫特驱动的过渡在散装稀土钛酸盐，绝缘行为所描述的活化运输，绝缘运输的发病发生在SrTiO 3以及每Ti占领近1个电子。我们还讨论了结构和应变梯度在提高载流子密度中可能发挥的作用。直接在硅上生长的氧化物中的金属-绝缘体行为的操纵开辟了利用器件技术中的强相关现象的途径。
2017-10-24 cond-mat.mtrl-sci
Two-Dimensional Oxide Topological Insulator With Iron-Pnictide Superconductor LiFeAs Structure
通过第一性原理计算，我们认为ZrSiO可以看作是一种三维氧化物弱拓扑绝缘体（TI），而它的单层是一种带隙高达30 meV的二维氧化物TI.计算的声子谱的单层ZrSiO表明，它是动态稳定的，在生长氧化物与原子精度的实验成果，确保它可以很容易地合成。这将导致基于TI的新型器件，即所谓的“拓扑电子”器件，其在室温下操作并且当暴露在空气中时稳定。因此，一个新的领域“拓扑电子学”将出现。另一个有趣的事情是这种氧化物2D TI具有与众所周知的铁-磷属元素化物超导体LiFeAs相似的晶体结构。这为实现超导体和TI的结合带来了巨大的希望，为各种非凡的量子现象铺平了道路，如拓扑超导体和Majorana模式。我们进一步发现，还有许多其他的同构化合物具有相似的电子结构，并形成了一个$WHM$ -家族，其中$W$是Zr，Hf或La，$H$是IV族或V族元素，而$M$是VI族元素。
2015-11-12 cond-mat.mtrl-sci
Engineering multifunctionality at oxide interfaces by multimode coupling
采用第一性原理密度泛函理论计算，在群论分析的指导下，研究了（LaFeO $_3$）$_1$ /（CaFeO $_3$）$_1$超晶格中绝缘体-金属-绝缘体转变、极化和两个亚晶格磁化强度的控制.多结构模式耦合即，多模耦合。我们已经发现了极性A型电荷分离模式，Q $_{ACD}$（类似于A型反铁磁有序），并发现它与三线性耦合，$Q_{Tri}$模式（常见于$Pnma$钙钛矿氧化物中并涉及三种结构模式）耦合，并进一步降低对称性。通过调节参与模式之间的耦合强度，可以获得极性金属相、极性零带隙半导体相和极性绝缘相。在这里，$Q_{Tri}$切换极化方向，而Q $_{ACD}$可以触发绝缘体-金属-绝缘体转变以及极化切换。该机制适用于由$Pnma$结构单元和在过渡金属位点部分填充的$e_g$或$t_{2g}$电子构成的任何过渡金属超晶格。
2022-02-04 cond-mat.mtrl-sci
Two-Dimensional Arsenene Oxide: A Realistic Large-gap Quantum Spin Hall Insulator
寻找能够实现室温量子自旋霍尔（QSH）效应的二维（2D）现实材料是目前一个不断发展的领域。在这里，我们通过从头计算确定氧化砷，AsO，作为一个很好的候选人，它表现出高稳定性，灵活性，和可调的自旋轨道耦合（SOC）的差距。与已知的原始或功能化的砷烯相比，AsO的最大非平凡带隙达到89 meV，并且在双轴应变下可以进一步增强到130 meV。通过在BN片之间插入2D AsO，我们提出了一个量子阱，其中AsO的能带拓扑被保留有相当大的带隙。考虑到具有完全氧化表面的AsO对于表面氧化和降解是天然稳定的，该功能为设计在室温下操作的拓扑量子器件提供了可行的策略。
2017-05-07 cond-mat.mtrl-sci
Evolution of Insulator-Metal Phase Transitions in Epitaxial Tungsten Oxide Films during Electrolyte-Gating
氧化物和电解质之间的界面引起各种过程，例如静电电荷积累/耗尽和电化学反应，例如在电场下的嵌入/脱钙。在这里，我们直接比较典型的双电层晶体管的几何形状，采用${A}$ -位置空缺钙钛矿WO $_3$外延薄膜作为沟道材料和两种不同的电解质作为选通剂的操作。在选通期间进行的X射线衍射和沟道电阻的$\textit{In situ}$测量揭示，在这两种情况下WO $_3$薄膜通过多个相变达到新的金属状态，伴随着面外晶格常数的变化。电子从与离子液体的界面侧静电累积，而碱金属离子更均匀地嵌入到与聚合物电解质的膜中。通过比较掺杂载流子密度、晶格变形行为和相变时间常数，我们系统地证明了静电和电化学过程中的这种差异。
2016-08-11 cond-mat.mtrl-sci
Large anomalous Nernst coefficient in an oxide Skyrmion crystal Chern insulator
通过第一性原理计算，预测了在EuO单层上引入载流子电子的Skyrmion晶体中会出现一个相当大的横向热电系数N，其大小可能达到应用的程度.这鼓励未来的实验来追求这样的效果。
2018-04-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Thermal radiative near field transport between vanadium dioxide and silicon oxide across the metal insulator transition
二氧化钒和氧化硅之间的热辐射近场传输在亚微米的距离，预计将表现出强烈的依赖于二氧化钒的状态，在室温附近经历金属-绝缘体转变。本文报道了在二氧化钛（金红石）衬底上加热氧化硅微球和二氧化钒薄膜之间的近场热输运的测量。15 nm二氧化钒薄膜的温度在低于和高于金属-绝缘体-转变的温度下变化，球体温度在100和200摄氏度之间的范围内变化。测量使用基于真空的扫描热显微镜与悬臂式电阻热传感器进行。我们观察到的球和膜之间的距离依赖性的幂律趋势和电导对比度大于2的两个不同的相态的膜的每单位面积的热导率。
2016-01-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Room-Temperature Valence Transition in a Strain-Tuned Perovskite Oxide
钴氧化物长期以来一直被理解为显示有趣的现象称为自旋态交叉，其中钴离子自旋变化与温度，压力等一个非常不同的情况是最近发现在含镨的钴氧化物，其中一阶耦合自旋态/结构/金属绝缘体转变发生，由一个显着的praseodymium价态转变驱动。这种价态转变，特别是当触发自旋态和金属-绝缘体转变时，提供了非常吸引人的功能，但迄今为止在体材料（例如，Pr 1-xCaxCoO 3中的90 K）。在这里，我们表明，在复合钙钛矿（Pr 1-yYy）1-xCaxCoO 3-δ的薄膜中，异质外延应变调谐使得价驱动的自旋态/结构/金属-绝缘体转变稳定到至少291 K，即，在室温左右这一结果的技术影响是伴随着基本的前景，作为完整的应变控制的电子基态被证明，从铁磁金属在张力下的绝缘体在压缩，从而暴露出一个潜在的新的量子临界点。
2022-06-09 cond-mat.mtrl-sci
Conduction of spin currents through insulating oxides
自旋电子学是电子学的一个领域，其基础是使用电子自旋而不是其电荷。最近在纯自旋电流（即与常规电荷电流不相关的角动量转移）的操纵方面的进展为构建具有低能耗的基于自旋的器件开辟了新的机会。它还允许在自旋电子器件中集成铁磁绝缘体，作为自旋源或自旋导体，使用它们的磁激发来传播自旋信号。反铁磁绝缘体属于另一类材料，即使具有更高的群速度，也可以维持磁激发。因此，它们具有作为角动量导体的潜力，有可能制造更快的自旋器件。在另一端，自旋电子电路中也需要角动量绝缘体。本信强调了一些基本功能相关的自旋电流传导，基于测量的角动量传输在反铁磁NiO和非磁性轻元素绝缘体SiO $_2$。
2013-10-22 cond-mat.mtrl-sci
Quantization of Hall Resistance at the Metallic Interface between an Oxide Insulator and SrTiO$_{3}$
在氧化物绝缘体和SrTiO 3之间的界面处形成的二维金属为氧化物电子学提供了新的机会。然而，量子霍尔效应，其中一个最迷人的效果，电子限制在两个维度，仍然在这些复杂的氧化物异质界面探索不足。在这里，我们报告的调制掺杂的非晶LaAlO $_{3}$ /SrTiO $_{3}$异质结构的基础上，SrTiO 3异质界面中的量子化霍尔电阻的实验观察，它具有高电子迁移率超过10000厘米$^{2}$ /Vs和低载流子密度的顺序为~10 $^{12}$ cm $^{-2}$。随着明确的Shubnikov-de Haas振荡，量子化霍尔电阻的间距表明，界面是由一个量子阱与10个平行的导电二维子带。这为导电氧化物界面的电子结构提供了新的见解，并代表了设计和理解先进氧化物器件的重要一步。
2016-08-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Silicon-Oxide Interfaces: Structure and Electronic Properties
本文综述了用于研究硅/绝缘体界面的电子和结构特性的方法。研究氧化物中的界面态和电荷俘获的方法论途径被认为是。的Si/SiO2界面的原型结构缺陷的概述。
2017-09-06 cond-mat.mtrl-sci
Origin of interfacial conductivity at complex oxide heterointerfaces: possibility of electron transfer from water chemistry at surface oxygen vacancies
在SrTiO 3衬底和明显不同的氧化物材料的薄覆盖层之间已经形成了各种导电异质界面，这些氧化物材料可以分为极性带绝缘体（例如LaAl O 3）、极性莫特绝缘体（例如LaTiO 3）、明显非极性带绝缘体（例如γ-Al 2 O 3）和非晶氧化物（例如非晶SrTiO 3）。要问的一个基本问题是，是否有一个共同的机制，管理在所有这些异质界面的界面导电性。在这里，我们研究了不同种类的异质界面的导电性，通过在氧气中退火和表面处理与水。结果发现，所有的异质界面的导电性表现出强烈的依赖于退火，并可以普遍调谐的表面处理，其效果是由退火条件。这些观察，连同环境压力的X射线光电子能谱学测量，表明在表面氧空位的水化学是一种常见的机制，提供电子的接口。
2018-06-09 cond-mat.mtrl-sci
Metal-to-insulator transition in oxide semimetals by anion doping
本文通过原位阴离子掺杂在氧化物半金属SrNbO3中实现金属-绝缘体转变，氮掺杂使室温电阻率提升超三个数量级，第一性原理计算表明氮浓度达1/3时导带上移导致转变，揭示了阴离子工程调控拓扑半金属物性的潜力。
2023-11-28 cond-mat.mtrl-sci
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
Valence-electron transfer and a metal-insulator transition in a strongly correlated perovskite oxide
我们提出了四重钙钛矿MCu 3（Ti 1-xRux）4 O 12（0 < x < 1）的输运和热数据。金属-绝缘体转变（MIT）在Ru浓度x~0.75时发生。同时，Ru破坏了Cu ~（2+）的反铁磁态，并以1：1的比例抑制了Cu ~（2+）的磁熵。这意味着每个Ru将电子转移到Cu离子，因此MIT与填充Cu 3d壳层相关。这种强关联电子材料中的Cu自旋熵为MIT系统提供了一个独特的探针。
2004-03-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Persistent metal-insulator transition at the surface of an oxygen-deficient, epitaxial manganite film
氧的化学计量比对复合氧化物的物理和化学性质有很大的影响。例如催化和电化学中的大多数功能特别取决于氧化学计量的控制。为了了解缺氧复合氧化物的本征表面的基本性质，我们报告在原位温度相关的扫描隧道光谱实验原始缺氧，外延锰氧化物薄膜。虽然这些膜是绝缘的，在随后的非原位在平面内的电子输运实验在所有温度下，原位扫描隧道光谱数据显示，这些膜的表面表现出金属-绝缘体转变（MIT）在120 K，符合铁磁有序的小集群在大部分的缺氧膜的发病。非化学计量比薄膜的表面MIT转变温度与完全氧化的体相的惊人接近表明，在表面区域中的电子性质不会受到体相中氧不足的显著影响。这对理解和功能设计复杂的氧化物及其具有特定电子性质的催化，氧化物电子学和电化学界面具有重要意义。
2014-01-28 cond-mat.mtrl-sci
Metal-insulator transitions in pyrochlore oxides
Tokyo College, University of Tokyo（东京大学东京学院）
本综述聚焦烧绿石氧化物中的金属-绝缘体转变，阐述其由强电子关联、几何阻挫及自旋-轨道耦合共同作用产生的丰富电子与拓扑特性，指出该体系是研究关联电荷动力学与阻挫自旋-轨道纠缠磁学耦合的重要平台。
2025-04-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Length-scales of interfacial coupling between metal-insulator phases in oxides
控制过渡金属氧化物中的相变仍然是技术和基础科学相关性的中心特征。一个众所周知的例子是金属-绝缘体转变，它已被证明是高度可控的，而这种现象的一个不太好理解的方面是长度尺度，在该尺度上可以建立相。为了进一步了解这个问题，我们已经通过制造由SmNiO $_{3}$和NdNiO $_{3}$组成的外延超晶格，在不同温度下经历金属到绝缘体转变的两种材料，原子工程人工相分离系统。通过结合先进的实验技术和理论建模，我们证明了金属-绝缘体转变的长度尺度是由金属和绝缘体之间的畴壁的能量成本和体能量学的平衡控制的。值得注意的是，我们表明，这种效应的长度尺度超过了结构基序的物理耦合，为界面工程性质引入了一种新的范例，这种范例在批量中不可用
2019-10-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
A large energy-gap oxide topological insulator based on the superconductor BaBiO3
与铜酸盐一样，基于BaBiO 3（BBO）的混合价钙钛矿氧化物是众所周知的高Tc超导体。最近的从头算计算已分配的相关增强的电子-声子耦合机制的高Tc超导性，刺激混合价铊钙钛矿之间的新的超导体候选人的预测和合成。现有的超导性意味着研究主要集中在空穴掺杂的化合物上，而电子掺杂的化合物相对未被探索。在这里，我们证明，通过从头计算，BBO出现作为一个拓扑绝缘体（TI）的电子掺杂区，自旋轨道耦合（SOC）的效果是显着的。在目前已知的TI材料中，BBO表现出最大的拓扑能隙，为0.7 eV，其中存在Dirac型拓扑表面态（TSS）。BBO作为第一氧化物TI，与硫属化物TI不同，具有天然的抗表面氧化和降解的稳定性。BBO的另一个优点在于它能够在TSS和超导体之间提供一个界面，以实现马约拉纳费米子。
2013-08-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Properties and characterization of ALD grown dielectric oxides for MIS structures
我们报告了一个广泛的结构和电特性的栅极下的介质氧化物绝缘体的原子层沉积（ALD）生长的氧化铝和HfO 2。我们阐述了这些氧化物的ALD生长窗口，发现40-100 nm厚的两种氧化物层表现出良好的表面平整度和所需的非晶结构。这些层构成进一步金属栅极蒸发的基础，以完成金属-绝缘体-半导体结构。我们最好的器件能够在77 K下承受高达约3 MV/cm的电流，漏电流保持在1 nA的最先进水平以下。在这些条件下，位移电荷对应于3 \times 1013 cm-2的片载流子密度的变化，这保证了稀释铁磁半导体中的微磁特性的有效调制。
2011-07-27 cond-mat.mtrl-sci
Magnetically-driven orbital-selective insulator-metal transition in double perovskite oxides
相互作用驱动的金属-绝缘体转变或莫特转变在凝聚态系统中被广泛观察到。在多轨道系统中，多体物理更加丰富，其中轨道选择性的金属-绝缘体跃迁是一个有趣而独特的现象。在这里，我们使用第一性原理计算表明，磁性转变（从顺磁性到长程磁性有序）可以同时诱导轨道选择性绝缘体金属转变的岩盐有序双钙钛矿氧化物$A_2BB'$ O $_6$其中$B$是一个非磁性离子（Y $^{3+}$和Sc $^{3+}$）和$B'$的磁性离子与$d^3$电子配置（Ru $^{5+}$和Os $^{5+}$）。轨道选择性源于磁性离子$B'$所在的面心立方晶格的几何挫折。包括现实的结构扭曲和自旋轨道相互作用不影响过渡。预测的轨道选择性跃迁自然解释了在Sr $_2$ YRuO $_6$的电阻率中观察到的异常。其他可用的实验数据的影响进行了讨论。我们的工作表明，通过利用非二分晶格上的几何挫折，新的电子/磁性/轨道耦合相变可以发生在金属-绝缘体相边界附近的相关材料。
2018-11-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Separating electric field and thermal effects across the metal-insulator transition in vanadium oxide nanobeams
我们目前的结果从实验研究的平衡和非平衡输运性质的钒氧化物纳米梁附近的金属-绝缘体转变（MIT）。应用一个大的电场在绝缘阶段的纳米梁产生一个突变的MIT和驱动的转变中的热和非热效应的个人角色进行了研究。在远低于MIT临界温度（$T_c$）的温度（$T$）下，在几个纳米级钒氧化物器件中的传输测量表明，$T$和电场在诱导MIT中起着明显独立但关键的作用。具体而言，在$T << T_c$处，电场通过雪崩型过程主导MIT，而热效应随着$T$接近$T_c$而逐渐变得关键。
2014-01-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Metal-insulator transition through a semi-Dirac point in oxide nanostructures: VO$_2$ (001) layers confined within TiO$_2$
多层（TiO $_2$）$_m$ /（VO $_2$）$_n$纳米结构（$d^1$ - $d^0$界面没有极性不连续）在第一原理计算中显示相对于VO $_2$层厚度的金属-绝缘体转变。对于$n$ $\geq$ 5层，系统变为金属，而对于$n$ = 1和2，系统是绝缘的。当$n$ = 3和4时，金属-绝缘体相变通过半狄拉克点相发生，其中费米面是点状的，电子在k空间中沿带对角线方向表现为无质量，沿垂直方向表现为有质量的费米子。我们提供了一个分析的电子结构的演变，通过这一前所未有的绝缘体到金属的过渡，并确定它是由于量子限制产生一个非直观的轨道排序的V $d^1$离子，而不是一个特定的氧化物界面效应。自旋-轨道耦合不会破坏计算出的基态的半狄拉克点，其中自旋沿着金红石c轴对齐，但是如果自旋位于基面中，它确实会打开一个相当大的间隙。
2009-10-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Spinwaves and large electron-phonon coupling near the metal-insulator transition in hole-doped high-T$_C$ oxides
本文以HgBa $_2$ CuO $_4$为例，提出了高温$_C$氧化物电子态的自旋和晶格耦合理论。一个简单的分析模型表明，桶带是敏感的潜在的扰动与远程傅立叶组件，并可以打开费米能量的差距。这一点在自洽能带计算中得到了证实，在这种自洽能带计算中，自旋波和声子耦合竞争相等的q矢量。有人认为，自旋波调制的波长和声子模式与大的耦合，取决于掺杂。这一机制支持了这样的想法，即赝能隙是由在欠掺杂系统中的条纹状自旋调制引起的，而超导性归因于长波长声子的增强的电子-声子耦合。
2001-02-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Depth profiling charge accumulation from a ferroelectric into a doped Mott insulator
功能特性的电场控制是基于氧化物的电子学中的关键目标。氧化物沟道中不同电阻率或磁性状态之间的非易失性切换可以通过来自相邻铁电体的电荷积累或耗尽来实现。然而，在铁电体和氧化物之间的界面附近的电荷分布的方式仍然知之甚少，这限制了我们对这种开关效应的理解。在这里，我们使用扫描透射电子显微镜与电子能量损失谱，近全反射硬X射线光电子能谱和从头算理论的第一种组合来解决这个问题。我们实现了一个直接的，定量的，原子尺度的表征的极化诱导的电荷密度的变化之间的界面的铁电体BiFeO 3和掺杂的莫特绝缘体Ca 1-xCexMnO 3，从而提供洞察如何界面工程可以提高这些开关效果。
2017-08-30 cond-mat.mtrl-sci
Interatomic potential for the calculation of barrier distributions in amorphous oxides
非晶氧化物对于植入物、光学器件和栅极绝缘体是重要的。了解氧化物掺杂的影响对于优化性能至关重要。在这里，我们报告的能量势垒分布的非晶钽和掺杂氧化物使用一组新的计算效率，两体电位再现样品的结构特性。该分布可以直接与实验进行比较，并用于计算物理量，如内摩擦。
2013-05-24 cond-mat.mtrl-sci
Diluted Oxide Interfaces with Tunable Ground States
两种氧化物绝缘体之间的金属界面，如LaAlO 3/SrTiO 3（LAO/STO），为电子学和自旋电子学提供了新的机会。然而，由于存在多个轨道布居，定制的界面性质，如基态和金属-绝缘体转变仍然具有挑战性。在这里，我们报告了一个不可预见的可调性的相图LAO/STO合金LAO与铁磁性的LaMnO 3绝缘体，而不形成晶格无序，并在同一时间不改变系统的极性。通过增加Mn掺杂量x，LaAl_（1-x）Mn_xO_3/STO界面在x = 0.225处发生Lifshitz转变，临界载流子密度nc= 2.8E13 cm-2，超导转变温度峰值TSC =255 mK。此外，LaAl 1-xMnxO 3在x >=0.25时变成铁磁性。值得注意的是，在x = 0.3时，金属界面仅由dxy电子填充，并且就在它变得绝缘之前，我们可重复地实现了具有超导性和明显的异常霍尔效应的特征的相同器件。这提供了一种独特而有效的方法来定制氧化物界面，用于设计按需电子和自旋电子器件。
2019-01-15 cond-mat.mtrl-sci
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
Giant Magnetoresistance Effect in the Metal-Insulator Transition of Pyrochlore Oxide Nd2Ir2O7
研究了烧绿石氧化物Nd_2 Ir_2 O_7的磁电阻（MR）效应，其在T_MI =33 K时表现出金属-绝缘体转变。在高于T_MI的金属态下观察到较小的正MR效应，而在低于T_MI的绝缘态下观察到较大的负MR效应。在1 K和9 T的磁场下，磁电阻效应超过3000%。其结果是，我们证实了在高达56 T的电场中从绝缘状态到具有小带隙或部分带隙的状态的交叉。此外，从Eu_2 Ir_2 O_7（T_MI = 120 K）和Gd $_2$ Ir $_2$ O $_7$（T_MI = 127 K）的磁共振效应中，我们发现烧绿石铱酸盐Ln_2 Ir_2 O_7的大的负磁共振效应依赖于镧系元素Ln^{3+}离子的磁性。d-f相互作用在绝缘态的大的负MR效应中起着重要的作用。
2013-01-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magnetic proximity effect at the interface of two-dimensional materials and magnetic oxide insulators
本综述聚焦二维材料与磁性氧化物绝缘体界面的磁近邻效应，介绍了由磁交换和自旋轨道耦合引发的独特自旋现象，并展望了基于自旋输运的混合器件在信息存储与逻辑器件中的应用及挑战。
2023-04-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Low Frequency Dielectric Loss of Metal/Insulator/Organic Semiconductor Junctions in Ambient Conditions
研究了金属/氧化物/并五苯薄膜结在环境条件下的复导纳。在低频率下，归因于质子扩散通过氧化物的贡献。这种扩散被证明是异常的，并且被认为也是在有机场效应晶体管中观察到的偏置应力效应的起源。在较高的频率下，两个偶极的贡献是显而易见的，归因于位于一个在有机/氧化物界面或有机内的缺陷，和其他在大块的氧化物。这两个偶极响应显示出不同的动态特性，表现在导纳的德拜贡献的形式位于氧化物中的缺陷，和科尔-科尔贡献的缺陷有关的有机。
2012-04-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Laser induced transition in Cerium Oxide thin film
本文研究氧化铈薄膜中激光辐照诱导的亚稳态转变，发现激光可降低暗条件下金属-绝缘体转变温度，并通过光致发光、氧空位缺陷和极化子跳跃机制进行解释。
2024-10-03 cond-mat.mtrl-sci
Electrostatic Control of the Evolution from Superconductor to Insulator in Ultrathin Films of Yttrium Barium Copper Oxide
的电输运性质的Al2O3 YBCO薄膜已被修改使用双电层晶体管配置采用离子液体。采用高压氧溅射法在SrTiO3衬底上生长薄膜。一个明确的演变，从超导体绝缘体观察到名义上7个单位电池厚的薄膜。利用有限尺寸标度分析，发现在6 K到22 K的温度范围内，电阻随温度的变化曲线R（T）塌缩为单一标度函数，这表明存在量子临界点。然而，缩放失败，在最低的温度表明超导和绝缘制度之间存在一个额外的阶段。
2011-04-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Non-universal current flow near the metal-insulator transition in an oxide interface
在接近相变的系统中，宏观性质通常遵循代数标度定律，由系统的维数和基本对称性决定。这种普遍尺度的出现意味着微观细节是无关紧要的。在这里，我们局部研究了LaAlO 3/SrTiO 3界面处金属-绝缘体转变的标度特性。我们发现，通过改变电子系统的维数和对称性，结构和电子性质之间的耦合阻止了过渡附近的普遍行为。通过对系统中的电流进行成像，我们发现结构域边界修改了过渡点附近的对流，从而防止了具有预期通用维数的分形的形成。我们的研究结果提供了一个通用的平台，工程师在纳米尺度上的电子转换。
2021-03-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strain-Driven Disproportionation at a Correlated Oxide Metal-Insulator Transition
复合氧化物薄膜中的金属-绝缘体相变是一种令人兴奋的现象，它可能对器件应用有用，但在许多情况下，导致这种相变的物理机制还没有完全理解。在这里，我们表明，外延应变产生的NiO 6八面体，通过在氧化学计量的变化驱动的局部pactionation，这直接修改的金属到绝缘体的相变在外延（001）NdNiO 3薄膜。理论上，我们预测Ni-O-Ni键角减小，而八面体倾斜和NiO_6八面体的局部偏折增加，导致在其他金属系统中的小的带隙。这是由在稀土镍酸盐中的氧空位浓度随着面内双轴拉伸应变的增加而增加驱动的。实验上，我们发现随着双轴拉伸应变的增加，赝立方晶胞体积和电阻率增加，证实了我们的理论预测。用电子能量损失谱和X射线吸收，我们发现随着拉伸应变的增加，Ni价态减少。这些结果表明，外延应变修改稀土钙钛矿薄膜的氧化学计量比，并通过这种机制影响这些化合物中的金属-绝缘体相变。
2019-12-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magnetic exchange fields and domain wall superconductivity at an all-oxide superconductor / ferromagnet insulator interface
本研究在PCCO/PCMO全氧化物S/FI界面观测到局域磁交换场，其强度受PCMO磁畴壁调控，为高温非传统超导自旋电子器件提供了新思路。
2018-09-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
A Metal-Insulator Transition of the Buried MnO2 Monolayer in Complex Oxide Heterostructure
本研究基于理论预测在复杂氧化物异质结构中构建了二维MnO2单层，通过设计静电边界条件调控其状态，并利用多种显微与光谱技术克服表征挑战，发现了与磁性转变相关的金属-绝缘体相变，为探索维度限制下的新现象提供了新途径。
2025-01-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Self-strain suppression of the metal-to-insulator transition in phase-change oxide devices
本研究通过X射线纳米衍射成像发现，V₂O₃相变氧化物微器件中Ga离子辐照区与原始区的晶格失配产生的自应变会抑制金属-绝缘体转变，该效应随器件尺寸缩小更显著，为相变器件相工程提供了重要参考。
2025-08-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic Structure of Oxide Interfaces: A Comparative Analysis of GdTiO$_3$/SrTiO$_3$ and LaAlO$_3$/SrTiO$_3$ Interfaces
在过去的十年里，在两个绝缘氧化物之间的界面处形成的二维电子气（2DEG）中的涌现相引起了人们的极大关注。本文对莫特绝缘体GdTiO $_3$（GTO）和能带绝缘体SrTiO $_3$（STO）之间的界面进行了从头算电子结构计算，并将计算结果与广泛研究的LaAlO $_3$ /SrTiO $_3$（LAO/STO）界面的结果进行了比较.我们的GTO/STO结果与实验非常吻合，但定性不同于LAO/STO。与LAO/STO相比，我们发现超晶格和薄膜几何结构中的界面载流子密度为0.5 $e^{-}$ /Ti，与GTO厚度无关。LAO/STO中的超晶格几何提供了与GTO/STO中定性相同的结果。另一方面，对于薄膜几何形状，界面载流子密度仅在超过LAO的阈值厚度时增加。真空表面的正电荷补偿了界面处的二维电子气，在两个系统中也表现出不同的行为。顶部GTO层被发现是绝缘的，由于相关驱动的电荷反折，而顶部LAO层是金属内带理论，并可能成为绝缘的，由于表面无序或表面重建。
2015-05-09 cond-mat.mtrl-sci
Soft-Chemical Synthesis, Structure Evolution, and Insulator-to-Metal Transition in a Prototypical Metal Oxide, λ-RhO$_2$
本研究通过软化学氧化脱锂法制备了典型4d过渡金属氧化物λ-RhO₂，揭示其室温四方结构、345K一级相变及局域Rh二聚体与金属-绝缘体转变的关联，证明软化学可动力学稳定简单二元氧化物。
2023-10-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Disappearance of Nodal Gap across the Insulator-Superconductor Transition in a Copper-Oxide Superconductor
氧化铜高温超导体的母体化合物是莫特绝缘体。超导性是通过掺杂适量的载流子来实现的。莫特绝缘体如何转变为超导体是理解高温超导体的特殊物理性质和超导机制的关键。本文报道了重欠掺杂Bi_2Sr_（2-x）La_xCuO_（6 +d）系统的高分辨角分辨光电发射测量。轻掺杂样品的电子结构表现出一些特征：沿波节方向存在能隙，沿费米面存在类d波各向异性的能隙，光电子能谱中相干峰和宽峰共存.我们的研究结果揭示了一个明确的绝缘体超导体的转变在临界掺杂水平为0.10的节点能隙接近零，三维反铁磁秩序消失，超导性开始出现。这些观测清楚地表明了节隙、反铁磁性和超导性之间的密切联系。
2014-06-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Role of Oxygen Electrons in the Metal-Insulator Transition in the Magnetoresistive Oxide La$_{2-2x}$Sr$_{1+2x}$Mn$_2$O$_7$ Probed by Compton Scattering
本文研究了双层锰氧化物中康普顿剖面的[100]-[110]各向异性。定量的协议之间的理论和实验发现，相对于在两个金属相（即低温铁磁和庞磁阻相下的磁场为7 T）的各向异性。在居里温度以上的顺磁相的动量密度中确定了金属-绝缘体转变的鲁棒签名。我们解释我们的结果提供了直接的证据，从金属类的过渡到混合离子共价键伴随着磁性转变。参与此相变的电子的数量估计由康普顿轮廓各向异性差异所包围的区域。我们的研究证明了康普顿散射技术的灵敏度，用于识别参与金属-绝缘体转变的电子的数量和类型。
2009-04-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Covalency, double-counting and the metal-insulator phase diagram in transition metal oxides
动力学平均场论计算表明，对于后过渡金属氧化物的莫特/电荷转移过渡的一个关键变量是d-电子的数量，这是由氧离子的电荷转移。绝缘行为被发现只为一个狭窄的范围内的d-占有，不管d内库仑排斥的大小。结果是有用的，在解释“密度泛函+U”和“密度泛函加动力学平均场”的方法中，额外的相关性被应用到一组特定的轨道和一个重要的作用是由“双重计数校正”，它规定了这些相关轨道的占用。一般的考虑，并说明了两个代表性的过渡金属氧化物系统的计算：层状钙钛矿铜基的“高Tc”材料，一个轨道非简并电子准二维系统，和赝立方稀有nickelates，一个轨道简并电子三维系统。密度泛函计算产生d-occupational非常远离莫特金属-绝缘体相边界的镍酸盐材料，但更接近它的铜酸盐，表明的敏感性的铜酸盐的理论模型的选择双重计数校正和证实的关键作用，晶格畸变在实现实验观察到的绝缘相的镍酸盐。
2012-11-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Tunable Magnetism and Insulator-Metal Transition in Bilayer Perovskites
二维（2D）过渡金属氧化物钙钛矿极大地扩展了可用的2D多功能材料系统的领域。在这里，基于密度泛函理论计算，我们预测的存在下，伴随着绝缘体-金属相变双层$KNbO_{3}$和$KTaO_{3}$通过施加应变工程和/或外部电场。我们的研究结果将有助于少层过渡金属氧化物钙钛矿在新兴的自旋电子学和应变电子学中的应用。
2020-10-09 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Magnetic Texture in Insulating Single Crystal High Entropy Oxide Spinel Films
磁绝缘体是下一代存储器和自旋电子学应用的重要材料。这类器件中的结构约束通常需要干净的异质界面，以允许绝缘层和导电层之间的有效磁耦合。然而，有相对较少的磁性绝缘体的例子，可以合成的表面质量，将允许这些光滑的界面和精确调谐的界面磁交换耦合，这可能是适用于在室温下。在这项工作中，我们演示了一个例子，如何在磁绝缘层的配置复杂性可以用来实现这些属性。熵辅助的合成是用来创建单晶（Mg0.2Ni0.2Fe0.2Co0.2Cu0.2）Fe2O4薄膜衬底上跨越一系列的应变状态。这些薄膜在室温下表现出光滑的表面、高电阻率和强磁响应。局部和全局磁测量进一步展示了应变如何用于操纵磁纹理和各向异性。这些发现提供了如何使用成分复杂的材料设计精确的磁响应的见解，这些材料可能会在下一代磁性设备中找到应用。
2021-03-30 cond-mat.mtrl-sci
Atomically-Smooth Single-Crystalline VO$_2$ thin films with Bulk-like Metal-Insulator Transitions
过渡金属氧化物（TMO）异质结构中的原子突变界面可以容纳各种奇异的凝聚态相，这些相可能在平衡状态下的体材料中找不到。发展这种原子级尖锐界面的关键步骤是沉积原子级光滑的TMO薄膜。存在用于钙钛矿氧化物的生长的优化的沉积条件。然而，具有原子层精度的金红石氧化物（例如VO $_2$）的沉积一直具有挑战性。本工作采用脉冲激光沉积（PLD）技术在金红石型TiO $_2$（101）衬底上生长原子级光滑的VO $_2$薄膜。我们表明，最佳的衬底制备程序，其次是VO $_2$膜的沉积温度有利于步进流生长模式是必不可少的，实现原子级光滑VO $_2$膜。在最佳衬底温度下沉积的薄膜显示出底层TiO $_2$衬底的台阶和平台结构。在较低的沉积温度下，存在向包括岛状生长和逐层生长模式的混合生长模式的转变。在最佳衬底温度下沉积的VO $_2$膜在$\sim$ 325 K的转变温度下经历金属到绝缘体的转变，其中$\sim$的电阻增加$\sim$ 10倍，类似于体VO $_2$中的MIT。
2019-08-08 cond-mat.mtrl-sci
Spin disorder competing with positional symmetry breaking governs the metal-insulator behavior in oxide paramagnets
Renewable and Sustainable Energy Institute, University of Colorado（科罗拉多大学可再生能源与可持续发展研究所）
通过对称性破缺的密度泛函理论分析，发现自旋无序与位置对称性破缺的竞争决定顺磁氧化物中绝缘或金属行为，无需强关联。
2026-09-15 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph quant-ph
First-principles study of metal-induced gap states in metal/oxide interfaces and their relation with the complex band structure
我们开发了一个简单的模型来计算金属/绝缘体界面中的金属诱导的间隙态的能量依赖的衰减因子，考虑绝缘体间隙中的所有体复合带的集体行为。从模型（只考虑散装性能）和完整的第一性原理模拟的接口（包括明确的接口）的渗透长度之间的协议是好的。分析了电极和绝缘体极化对器件性能的影响。该方法简化了用于肖特基势垒或巨隧穿电阻和磁阻器件设计的筛选材料的过程。
2014-01-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Wavelength Dependent Nonlinear Spectroscopic Study of Third Harmonic Generation Probed by Rotational Maker Fringes Method
本研究通过旋转Maker条纹法的三次谐波产生技术，探究铝掺杂对氧化锌三阶非线性的影响，发现单波长下三阶非线性极化率增强，宽谱范围内掺杂效应稳定，增强源于束缚电子响应及载流子和自发极化变化。
2023-04-27 cond-mat.mtrl-sci
Lattice correlation of Hubbard excitons in a Mott insulator Sr2IrO4 and reconstruction of their hopping dynamics via time-dependent coherence analysis of the Bragg diffraction
在相关氧化物中，准粒子与其他自由度（如自旋和晶格）的耦合在高温超导等破缺量子有序态的出现中起着关键作用。报道了自旋轨道耦合莫特绝缘体Sr2IrO4中光子诱导的Hubbard激子准粒子的强晶格耦合。结合时间分辨光谱技术，通过对X射线布拉格衍射峰的时间相关相干分析，我们进一步重建了准粒子扩散的时空图。由于激子的独特的电子配置，强的晶格相关性是出乎意料的，但在高度非平衡条件下扩展了Sr2IrO4和铜酸盐之间的相似性。我们开发的相干分析方法可能有重要的影响，在更广泛的一组氧化物异质结构的结构和载流子动力学的特征。
2015-06-01 cond-mat.mtrl-sci
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
