Sign Reversal of anisotropic magnetoresistance in La0.7Ca0.3MnO3/STO ultrathin films
本文报道了在STO（001）衬底（STO）上淀积的LCMO（LCMO）薄膜（厚度为4 nm）中应变引起的各向异性磁电阻（AMR）符号反转的观察结果。我们还观察到异常大的AMR LCMO/STO薄膜的厚度为6 nm以下，但接近其居里温度（TC），随着膜厚度的增加而减少。4 nm薄膜的AMR随磁场或温度的符号反转（最大值为-6）可以归因于薄膜平面中的拉伸应变的增加，这又促进了易磁化轴的旋转。
2014-09-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Colossal Spin Hall Effect in Ultrathin Metallic Films
我们预测自旋霍尔角高达80%的替代铋杂质的贵金属薄膜。巨大的自旋霍尔效应是由自旋霍尔电导率在减少样品尺寸的增强和共振杂质散射的电荷电导率的强烈降低引起的。这些发现可以被利用来通过应变工程来创建具有高效率的电荷到自旋电流转换的材料。
2013-12-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Image potential states of ultrathin NiO films: A time-resolved two-photon photoemission study
采用分子束外延技术在Ag（001）衬底上制备了有序的NiO薄膜。利用角分辨双光子光电子能谱（2 PPE）确定了膜厚为2- 4单层（ML）时的一系列象势态（IPS）。利用时间分辨的2 PPE方法，测定了前三种IPS的寿命及其与氧化膜厚度的关系。当（n=1）IPS的寿命都在27- 42 fs的范围内时，（n=2）IPS的值从2 ML的85 fs减小到4 ML的33 fs。这些差异进行了讨论，在耦合到层依赖的电子结构的NiO薄膜。
2015-06-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Highly tunable magnetic coupling in ultrathin topological insulator films due to impurity resonances
我们从理论上研究了磁性杂质之间的交换相互作用，考虑到低能量的杂质产生的拓扑绝缘体薄膜。我们发现局域感生杂质共振强烈影响磁矩之间的交换相互作用。特别是，我们发现一个非共线的对齐是更有利的比共线的铁磁对齐时，杂质状态被忽略，只考虑原始的拓扑绝缘体能带结构。此外，我们表明，通过施加一个电场垂直于薄膜，交换相互作用可以大大增强。这为通过电场实现高度可调的磁性开辟了可能性。
2020-03-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Large-Area and Transferred High-Quality Three-Dimensional Topological Insulator Bi2-xSbxTe3-ySey Ultrathin Film by Catalyst-Free Physical Vapor Deposition
大面积均匀合成块体绝缘薄膜是三维拓扑绝缘体（3D-TI）表面在各种电子器件中应用的重要课题。在这里，我们报告了体绝缘三维拓扑绝缘体（3D-TI）Bi 2-xSbxTe 3-ySey（BSTS）薄膜，从几个五层到几百层，在大面积（1 cm 2）的云母通过无催化剂的物理气相沉积外延生长。这些薄膜可以使用去离子水非破坏性地剥离，并根据需要转移到各种基材上。转移的BSTS薄膜表现出良好的双极特性，以及明确定义的量子振荡所产生的拓扑表面状态。载流子迁移率为2500-5100 cm 2（Vs）-1，与高质量块体BSTS单晶相当。随着薄膜厚度的减小，电子态从无质量到有质量的狄拉克费米子都可以调谐。BSTS薄膜的大面积合成和可靠的薄膜转移工艺为3D-TI的应用开辟了一条新的途径。
2017-04-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interference induced enhancement of magneto-optical Kerr effect in ultrathin magnetic films
本文研究了在硅衬底上淀积氧化层（SiOx）后的磁性薄膜的磁光光谱。我们发现，对于可见光几乎透明的~1 nm厚的CoFeB薄膜，其克尔旋转角和椭圆率与SiOx层的厚度有很强的依赖关系.对于给定的SiOx厚度和光波长，来自1 nm CoFeB薄膜的克尔信号可以大于约100 nm厚的CoFeB膜的克尔信号。当在SiOx层内发生光学干涉时，克尔信号的增强发生。有趣的是，在这样的共振条件下，测量的克尔信号在某些情况下大于估计，尽管测量和计算的反射振幅的良好一致性。我们推断的差异起源于界面状态，是不同于散装特性。这些结果表明，光干涉效应可以用来研究磁致伸缩薄膜的磁光特性。
2018-01-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Well-localized edge states in two-dimensional topological insulators: ultrathin Bi films
从理论上研究了二维量子自旋霍尔系统中边缘态穿透深度的一般行为。我们发现，动量空间宽度的边缘状态的色散尺度与穿透深度的倒数。作为良好局域化边缘态的一个例子，我们采取Bi（111）薄膜。边缘态几乎覆盖了整个布里渊区。相应地，铋（111）1-双层系统被提出具有良好的本地化的边缘态相比，碲化汞量子阱。
2010-05-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dynamics of Dzyaloshinskii domain walls in ultrathin magnetic films
我们探索了一种新型的畴壁结构的垂直各向异性的薄膜，这是由于相邻层的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用的影响。这项研究是由数值和分析微磁学。我们表明，这些墙壁可以表现得像尼尔墙具有非常高的稳定性，在静止条件下，在大的领域，以大的速度移动。我们讨论的相关性，这样的墙壁，我们建议调用Dzyaloshinskii域墙，电流驱动的域壁运动下的自旋霍尔效应。
2012-11-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological-chiral magnetic interactions in ultrathin films at surfaces
我们证明了拓扑-手征磁相互作用可以在表面的磁基态在薄膜中发挥关键作用。基于密度泛函理论，我们发现，显着的手征-手征相互作用发生在六角锰单层由于大的拓扑轨道矩与新兴的磁场。由于与高阶交换相互作用的竞争，出现了自旋螺旋的叠加态，如2 Q态或扭曲的3Q态。自旋极化扫描隧道显微镜图像的模拟表明，扭曲的3Q态可能是在Re（0001）上的Mn单层的磁性基态。
2021-06-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Coplanar waveguide based ferromagnetic resonance in ultrathin film magnetic nanostructures: impact of conducting layers
我们报告宽带铁磁共振（FMR）测量的基础上的共面波导（CPW）的磁膜结构，包括在平面内/平面外去耦层沉积在不同厚度的缓冲层或其他缓冲结构与不同的薄层电阻。我们表明，基本模式的激发可以大大提高（高达10倍）在缓冲层上沉积的结构相比，薄或弱导电缓冲层上沉积的结构具有低的薄层电阻。分析了导电缓冲层对共面波导电磁场的屏蔽作用。FMR吸收增强的效果对于利用双磁性铁磁层的磁化动力学的自旋电子器件中的应用是有吸引力的。
2014-05-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strain driven monoclinic distortion of ultrathin CoO films in CoO/Pt(001) and exchange-coupled CoO/PtFe/Pt(001) systems
用原位和实时表面X射线衍射方法测定了生长在Pt（001）衬底和Pt（001）上的铁磁PtFe赝晶层上的CoCoO薄膜的结构和应变。薄膜在两个表面上外延生长，具有产生伪立方CoO（111）表面的面内六边形图案。一个精致的X射线衍射分析揭示了轻微的单斜变形在RT引起的各向异性应力在界面处。四元化合物对畸变的贡献导致比率c/a > 1，与低温本体CoO相中发现的比率相反。这种扭曲导致在膜的平面内稳定的Co 2+自旋配置。
2014-10-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Reversible enhancement of the magnetism of ultrathin Co films by H adsorption
用从头计算方法研究了H吸附对Ru（0001）表面上Co-Co薄膜的结构、电子和磁性的影响。我们的计算预测，H占据中空网站保持二维3重对称性。一个完整的H覆盖层的形成导致一个非常稳定的表面与强H-Co键。H倾向于抑制表面特征，特别是抑制裸膜的磁矩的增强。H诱导的效应主要限于与H键合的Co原子，与H覆盖度或Co膜的厚度和结构无关。然而，对于部分H覆盖率的显着增加发生在磁矩的表面Co原子不键合到H，导致表面磁性的净增强。
2010-07-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Modulation of Hanle magnetoresistance in an ultrathin platinum film by ionic gating
Hanle磁阻（HMR）是一种磁阻类型，其中自旋霍尔效应、Hanle型自旋旋进和重金属中的顶/底表面处的自旋相关散射的相互作用控制该效应。在这项研究中，我们调制HMR在铂的离子门控，其中的表面Rashba场产生的强电场在离子门和Pt之间的界面起着主导作用的调制。这一发现有助于研究自旋相关的门控效应和自旋器件的制备。
2023-02-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Plasmonic Light Trapping in an Ultrathin Photovoltaic Layer with Film-Coupled Metamaterial Structures
数值研究了一种薄膜耦合超材料结构，用于增强晶体砷化镓（GaAs）光伏层的光吸收。顶部的亚波长凹面光栅和底部的金属薄膜不仅可以有效地捕获光的波干涉和磁共振效应激发以上的带隙，但实际上也作为光子产生的电荷收集的电接触。在膜耦合超材料结构中，由有源层吸收的能量大大增强，导致短路电流密度在相同厚度下比独立GaAs层显著增强三倍。研究结果将有助于开发成本更低、效率更高的下一代太阳能电池。
2015-02-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
High Quality Ultrathin Bi2Se3 Films on CaF2 and CaF2/Si by Molecular Beam Epitaxy with a Radio Frequency Cracker Cell
本文报道了一种以射频裂解槽为硒原子源，采用分子束外延技术制备高质量Bi_2Se_3薄膜的方法。采用接近化学计量比的生长速率，在CaF 2（111）衬底和具有CaF 2缓冲层的Si（111）衬底上成功地生长了表面光滑的高质量Bi_2Se_3薄膜。输运测量结果表明，一个特征弱的反本地化magnetoresistance，与出现弱本地化的磁膜限制。量子振荡归因于拓扑表面状态已被观察到，包括在薄膜上的CaF 2/Si。
2012-09-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
X-ray interference effects on the determination of structural data in ultrathin La2/3Sr1/3MnO3 epitaxial thin films
我们分析了X射线衍射数据用于提取细胞参数的紧密匹配的基板上的薄膜。我们主要研究在（001）SrTiO_3单晶衬底上外延生长的La_（2/3）Sr_（1/3）MnO_3薄膜。它将被证明，由于薄膜和衬底的结构非常相似，数据分析必须明确考虑衬底和薄膜的衍射波的不同相位，以提取可靠的晶胞参数。这一发现的影响的理解应变效应的薄膜和界面将强调
2013-01-28 cond-mat.mtrl-sci
A micromagnetic theory of skyrmion lifetime in ultrathin ferromagnetic films
我们使用的连续微磁框架推导出紧凑的skyrmion寿命公式由于热噪声在铁磁薄膜中具有相对较弱的界面Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用。在没有一个鞍点连接的skyrmion解决方案的铁磁状态，我们解释skyrmion崩溃事件作为“捕获的一个微尺度”。这产生了一个明确的Arrhenius崩溃率与势垒高度和前因子作为所有材料参数的函数，以及崩溃的动力学路径。
2021-10-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci nlin.PS
Crystallographic structure of ultrathin Fe films on Cu(100)
本文报道了用扫描隧道显微镜在面心立方Cu（100）衬底上生长的2-4 ML Fe薄膜中的类bcc晶体结构。局部bcc结构为经常报道的突出磁性提供了直接的解释，即，铁磁有序的居里温度高于300 K的所有层。非假晶结构，其在4 ML膜厚度以上变为假晶，就薄膜生长的常规规则而言是出乎意料的，并且强调了铁磁薄膜中有限厚度效应的重要性。
2001-06-19 cond-mat.mtrl-sci
First-principles study on dielectric properties of NaCl crystal and ultrathin NaCl films under finite external electric field
利用第一性原理研究了NaCl晶体和NaCl薄膜在有限外电场作用下的介电性质。我们的研究结果表明，薄膜的高频介电常数不受晶体表面的有限尺寸效应的影响，并接近晶体的，而静态的是敏感的膜的厚度，由于在表面和内部的膜之间的原子配置的差异。
2004-10-07 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
Excited States at Interfaces of a Metal-Supported Ultrathin Oxide Film
我们报道了在Ag（001）衬底上生长的MgO薄膜的\textit{unoccupied}电子结构的层分辨测量。通过Mg $KL_{23}L_{23}$俄歇跃迁的共振俄歇谱，揭示了金属/氧化物界面处的金属诱导带隙态、氧化物带隙以及涉及真空象势态的表面芯激子.我们的研究结果表明，如何获得新的见解\textit{empty}状态在金属支撑的氧化物薄膜的界面。
2015-04-27 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
Quantum Size Effect on Dielectric Properties of Ultrathin Metallic Film: A First-Principles Study of Al(111)
金属薄膜各种性质的量子尺寸效应（QSE）的量子表现已被广泛研究。本文利用第一性原理计算，研究了Al（111）薄膜介电特性的量子化现象。介电函数上的QSE被揭示，这是由于带内和带间电子跃迁的尺寸依赖性贡献。更重要的是，在1.5~ 2.5eV的能量范围内，薄膜厚度小于15个单层时的面内带间跃迁小于体材料。这表明Al的等离子体材料以薄膜的形式具有较少的能量损失。我们的研究结果可能有助于通过量子尺寸效应寻找低损耗的等离子体材料。
2014-04-22 cond-mat.mtrl-sci
Enhanced ferrimagnetism in auxetic NiFe2O4 in the crossover to the ultrathin film limit
我们研究了亚铁磁性氧化物NiFe 2 O 4的磁性，电子和结构性质之间的敏感相互作用。重点是放在从散装的交叉降维的影响，以减少薄膜。我们观察到Nb-SrTiO 3（001）衬底上的NiFe_2 O_4薄膜在面内外延压缩应变下的饱和磁化强度$M_S$的增强与面外晶格常数的降低同时发生。我们发现了一个大容量的阳离子配位的反尖晶石晶格独立的NiFe 2 O 4膜厚度-从而排除了阳离子反转，名义上可以占增强的$M_S$。相反，我们的研究揭示了单位晶胞体积的减少，即拉胀行为在NiFe 2 O 4薄膜，这可能会导致增强的磁交换所造成的原子间电子本地化的增加。
2014-10-31 cond-mat.mtrl-sci
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
Manipulation of magnetization in Pd(100) ultrathin films with quantum well structure using modification of Schottky barrier potentials
通过改变量子阱的量子态，利用外加偏压对Pd（100）Pd薄膜的磁化强度进行了调控。Pd/SrTiO $_{3-x}$ /Ti/Au的磁矩电压依赖性本质上取决于Pd膜的厚度。磁矩的感应变化是由于Pd薄膜和半导体SrTiO $_{3-x}$衬底之间的界面处的相移的调制。
2019-01-28 cond-mat.mtrl-sci
Polarization Switching Dynamics Governed by Thermodynamic Nucleation Process in Ultrathin Ferroelectric Films
研究了铁电薄膜中畴变过程中一个长期存在的问题--畴如何形核.我们证明，在大的去极化场的薄膜可以显着降低成核能垒（U*）的水平相当的热能（kBT），导致幂律的极化衰减行为。U* 是热不可克服的“Landauer's paradox”并不是铁电薄膜极化反转的关键问题。我们经验地发现极化衰减行为和U*/kBT之间的普遍关系。
2006-05-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Optical imaging of antiferromagnetic domains in ultrathin CoO(001) films
Fudan University（复旦大学）；University of California, Davis（加州大学戴维斯分校）
利用磁光双折射效应，研究超薄CoO(001)薄膜中反铁磁域的成像及外部场下演变机制。
2020-03-28 cond-mat.mtrl-sci
Absence of Critical Thickness in an Ultrathin Improper Ferroelectric Film
我们利用密度泛函理论研究了氧封端的六方YMnO $_3$超薄膜的铁电稳定性和表面结构特性。在开路边界条件下，自发极化垂直于（0001）面的铁电态在单畴态下是亚稳的，尽管存在去极化场.我们建立了一个连接的结果和不适当的铁电转变的作用。我们的研究结果意味着，不适当的铁电薄膜可以有相当独特的性质，是不同于那些非常薄的普通铁电薄膜。
2008-09-08 cond-mat.mtrl-sci
Ultrathin oxides: bulk-oxide-like model surfaces or unique films?
为了更好地理解宽禁带氧化物表面在原子尺度上的电子和化学性质，实验工作集中在金属衬底上的外延膜上。最近的研究结果表明，这些薄膜比以前认为的要薄得多。这引起了怀疑的结果的转移到较厚的薄膜和散装晶体的表面性能。通过密度泛函理论和近似GW的电子光谱的修正，我们证明了三个特征的宽禁带氧化物（二氧化硅，氧化铝，和氧化硅）的基板的影响和突出的关键差异的氧化硅薄膜和表面的散装材料。我们的研究结果表明，单层薄氧化物膜具有相当独特的性能。
2007-07-13 cond-mat.mtrl-sci
Substoichiometric ultrathin zirconia films cause strong metal-support interaction
强的金属-载体相互作用（SMSI）导致氧化物负载的催化剂在还原条件下退火后的性质发生实质性变化。通常的解释是在金属颗粒上形成了大量还原的氧化物薄膜。对于可还原的氧化物，例如TiO 2或Fe3O4，通常会遇到这种情况。氧化锆（ZrO2）是一种典型的催化剂载体，难以还原，因此没有明显的SMSI效应候选物。在这项工作中，我们使用的逆模型系统与Rh（111），Pt（111），Ru（0001）作为支持。与预期相反，我们表明，SMSI遇到氧化锆。在超高真空中退火后，在所有三个衬底上形成缺氧的氧化锆薄膜（$\approx$ ZrO $_{1.5}$）。然而，Zr保持在其优选的4+电荷状态，因为电子被转移到下面的金属。在高温下，ZrO2薄膜的稳定性取决于Zr和基体金属是否发生合金化。SMSI效应是可逆的;氧化物薄膜可以通过在氧气中退火来去除。
2019-10-17 cond-mat.mtrl-sci
Chiral asymmetry of the spin-wave spectra in ultrathin magnetic films
我们提出的可能性，手征简并的磁振子在薄膜中可以解除由于存在的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用。通过使用简单的对称性参数，我们讨论了在何种条件下发生这样的手征不对称。然后我们对W（110）上的Fe单层进行了相对论性第一性原理计算，明确地揭示了波矢平行于（001）方向时自旋波谱的不对称性。此外，我们定量解释我们的结果在一个简化的自旋模型，通过使用计算Dzyaloshinskiii-Moriya矢量。我们的理论预测应该激发实验来探索自旋波的不对称性，特别强调测量薄膜中Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用的可能性。
2009-01-19 cond-mat.mtrl-sci
Theoretical phase diagram of ultrathin films of incipient ferroelectrics
我们用第一性原理方法计算了{ \sl初期}铁电KTaO $_3$薄膜的温度-失配应变"Pertsev“相图。我们的研究结果表明，在与体材料的差异，KTaO $_3$薄膜不能被描述为量子顺电。相反，薄膜的行为在很大程度上取决于表面/界面效应，有利于铁电性和去极化场的不完善的屏蔽。这导致Pertsev相图是定性类似的{ \sl正常}铁电体，如钛酸钡$_3$。
2007-02-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Morphologies and kinetics of a dewetting ultrathin solid film
采用基于几何偏微分方程的表面演化模型，数值研究了具有强各向异性表面能的固体薄膜表面局部针孔缺陷的脱湿动力学和动态形貌。取决于参数，如初始深度和宽度的针孔，有吸引力的基板电位的强度和强度的表面能各向异性，针孔可以延伸到基板，从而破裂的膜，或演变成准平衡的形状，而其余的膜表面经历相分离成一个山和谷的结构，然后粗化。对于深的、窄的（狭缝状）针孔，悬垂（非图形）形态是可能的。
2008-04-11 cond-mat.mtrl-sci
Noise influence on solid-liquid transition of ultrathin lubricant film
研究了原子级平面间摩擦引起的润滑油膜的熔化。引入了弹性剪切应力、应变和温度的加性噪声，建立了包含滑动、粘滑和干摩擦域的相图。结果表明，应变噪声强度的增加导致润滑膜熔化，即使在低温的摩擦表面。
2004-03-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Skyrmion morphology in ultrathin magnetic films
氮空位磁显微镜是一种非侵入性、高分辨率的工具，可以在淬灭模式下研究磁性薄膜中孤立的Skyrmions的形态。研究发现，局部钉扎效应和磁场历史对skyrmion的尺寸和形状有很大影响。微磁模拟，包括静态无序，基于一个物理模型的晶粒到晶粒的厚度变化，再现所有的实验观察，并揭示了无序和磁历史的关键作用，在稳定的skyrmions在磁性薄膜。这项工作开辟了深入了解真实，无序介质中的skyrmion动力学的道路。
2017-12-20 cond-mat.mtrl-sci
Ultrathin films of ferroelectric solid solutions under residual depolarizing field
采用第一性原理方法研究了在不同力学边界条件下，非补偿去极化电场对Pb（Zr，Ti）O $_3$薄膜性质的影响.发现了丰富多样的铁电相和极化模式，这取决于应变和表面电荷屏蔽量之间的相互作用。实例包括三斜相、具有偏振的面内和/或面外分量的单斜态、均匀和不均匀的四斜态以及特有的层状纳米畴。
2004-03-18 cond-mat.mtrl-sci
Spin transfer in ultrathin BiFeO3 film under external electric field
第一性原理计算结果表明，上自旋和下自旋载流子积累相邻的BiFeO3（BFO）薄膜的相对表面与外加偏压。自旋载流子的大小相等，方向相反，下自旋载流子向与外电场相反的方向移动，而上自旋载流子则沿电场方向移动。这种新颖的自旋转移特性使得BFO薄膜在自旋电容器和基于BFO的多铁性场效应器件中具有诱人的应用前景。
2013-03-04 cond-mat.mtrl-sci
A route to room temperature ferromagnetic ultrathin SrRuO$_3$ films
尽管基于密度泛函理论（DFT）和DFT+U的期望，但迄今为止稳定过渡金属氧化物薄膜铁磁性的实验努力都失败了。在这里，我们调查的最有前途的材料之一，SrRuO $_3$，并包括超越DFT的相关效应通过动力学平均场论。与实验结果一致，我们发现SrRuO $_3$薄膜中金属铁磁性存在一个本征厚度限制。事实上，我们证明，实现的铁磁薄膜是遥不可及的标准薄膜技术。提出载流子掺杂作为一种新的方法来操纵薄膜，我们预测室温铁磁性的电子掺杂SrRuO $_3$超薄膜。
2015-03-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Intrinsic Origin of Enhancement of Ferroelectricity in SnTe Ultrathin Films
先前的研究表明，随着铁电薄膜变薄，它们的居里温度（Tc）和低于Tc的极化都典型地降低。相反，最近的一项实验[Chang et al.，Science 353，274（2016）]观察到原子厚度的SnTe膜具有比其本体对应物更高的Tc，这归因于外部效应。在这里，我们发现，使用第一性原理计算，即0 K的能量势垒的极化开关（这是一个数量直接相关的Tc）是最高的研究无缺陷的SnTe薄膜比散装SnTe，和5单元电池（UC）的SnTe薄膜具有最大的能量势垒作为杂交相互作用和泡利排斥之间的相互作用的结果。进一步的模拟，采用目前开发的有效哈密顿量，确认独立的无缺陷的SnTe薄膜具有较高的Tc比散装SnTe，除了1-UC的情况下。因此，我们的工作表明，通过减少其厚度，本质上提高铁电薄膜的可能性。
2018-05-10 cond-mat.mtrl-sci
Insulating phase at low temperature in ultrathin La0.8Sr0.2MnO3 films
在厚度大于5个晶胞的La_（0.8）Sr_（0.2）MnO_3薄膜中观察到金属-绝缘体转变。在6 ~ 10个单胞厚度范围内的超导薄膜中，出现了低温绝缘相，并且发现低温绝缘相中Mott变程跳跃导电占主导地位，薄膜越薄，局域化长度越小。通过像差校正的扫描透射电镜和电子能量损失谱研究发现，在厚度小于或等于10个晶胞的薄膜中，氧含量不足，Mn价态降低。这些结果表明，薄膜中氧空位的存在抑制了双交换机制，有利于无序度的增强，导致居里温度的降低和低温绝缘相的形成。此外，在较薄的薄膜的磁性能的抑制表明更强的磁矩的无序，这被认为是本地化长度的这种减少的原因。
2016-07-03 cond-mat.mtrl-sci
Unusual vortex structure in ultrathin Pb(Zr$_{0.5}$Ti$_{0.5}$)O$_3$ films
利用第一性原理方法，我们确定了PbZr $_{0.5}$ Ti $_{0.5}$ O $_3$薄膜的铁电图形.结果表明，在系统中形成了涡旋条纹，它们是观测到的180个$^\circ$畴的原因。当外加一个局部外场时，涡旋条纹转变为涡旋环结构，导致在场区中心形成一个极化方向与外场反平行的小畴。这可以提供一种方便的方式来操纵薄膜中的纳米畴。
2004-07-27 cond-mat.mtrl-sci
Control of defect-mediated tunneling barrier heights in ultrathin MgO films
利用光学吸收光谱和导电原子力显微镜研究了氧空位对射频溅射MgO薄膜局域隧穿特性的影响。在MgO生长期间将O $_2$添加到Ar等离子体中改变了氧缺陷群体，从而导致改善的局部隧穿特性，诸如较低的电流热点密度和较低的隧穿电流幅度。我们讨论了一个基于缺陷的潜在景观跨MgO的障碍。
2010-11-22 cond-mat.mtrl-sci
Domain evolution of BaTiO3 ultrathin films under electric field: a first-principles study
采用第一性原理方法研究了（001）BaTiO 3（BTO）双金属氧化物薄膜中条状纳米畴的形貌和电场诱导演化，并与（001）Pb（Zr，Ti）O3（PZT）双金属氧化物薄膜中的条状纳米畴进行了比较. BaTiO_3系统在零电场下表现出180 °的周期性条纹畴，与PZT薄膜一样。然而，在BTO系统中的条纹沿着[1-10]交替，而在PZT系统中的条纹沿着[010]交替，并且在BTO薄膜中没有出现面内表面偶极子（与PZT材料不同）。此外，当沿[001]施加和增加电场时，BaTiO 3系统中180 °条纹畴的演变涉及四个区域：区域I，其中下偶极子的大小（即，与电场反平行的那些）减小，而畴壁不移动;区域II，其中邻近畴壁的一些局部下偶极子切换它们的方向，从而导致标记的畴壁-其中整体条纹周期性不变;区域III，其中产生纳米气泡，然后沿着[110]收缩并最终塌陷;和与单个单结构域相关的区域IV。这种演变不同于PZT薄膜的演变，PZT薄膜既不存在区域I，也不存在标记的畴壁，并且气泡沿着[100]收缩。讨论了这些差异。
2006-10-24 cond-mat.mtrl-sci
Periodic elastic nanodomains in ultrathin tetrogonal-like BiFeO3 films
利用同步辐射掠入射X射线衍射分析了在LaAlO 3衬底上生长的高应变BiFeO 3薄膜的电畴结构和极对称性。我们揭示了存在的周期性的弹性纳米畴在纯四边形的BFO薄膜的厚度下降到6 nm。公开了一种独特的剪切应变调节机制。我们进一步证明了纳米畴的周期性随膜厚度增加而增加，但偏离了经典的Kittel平方根定律，在100 μ m厚度范围内（6 - 30 nm）。温度依赖性实验还揭示了由于MC-MA结构相变，90 ℃以上的周期性调制消失。
2013-08-05 cond-mat.mtrl-sci
Perpendicular anisotropy of ultrathin epitaxial cobalt films on graphene
石墨烯由于其长自旋寿命和高迁移率而对自旋电子学具有吸引力。到目前为止，只有厚的多晶板被用作铁磁电极。我们报道了在石墨烯上生长的平坦的外延Co-Co薄膜。在0.5- 1 nm的厚度范围内，它们显示出垂直磁各向异性，这是由理论证实的。PMA、外延和石墨烯厚度为基于石墨烯的自旋电子器件带来了新的前景，例如任意磁化方向的零场控制、电极和石墨烯之间的能带匹配以及诸如Rashba和电场控制磁性的界面效应。
2010-04-09 cond-mat.mtrl-sci
Metal-insulator transition in ultrathin LaNiO3 films
运输的LaNiO 3的双金属薄膜演变为一个强烈的本地化字符作为膜的厚度减小，薄层电阻达到一个值接近h/e2，在两个维度的量子电阻。在中间制度，量子修正德鲁德低温电导率观察到，它们是准确地描述了弱局域化理论。值得注意的是，在这个制度的负磁阻是各向同性的，这指向磁散射与系统的接近自旋玻璃状态或在其他稀土镍酸盐中观察到的电荷有序的反铁磁状态。
2011-06-09 cond-mat.mtrl-sci
Electric-field switching magnetization and spin transfer in ultrathin BiFeO3 film
第一性原理密度泛函理论计算表明，在外加电场作用下，BFO薄膜的磁化强度可以达到90 °的翻转。正场表面出现上旋载流子，负场表面出现下旋载流子，这是由于Fe-t2 g轨道的重新分布引起的。R相薄膜表面Fe-3d态的半金属性使其成为具有电场可调FM磁化反转的AFM/FM双层异质结构的候选材料，为设计自旋电子多铁性材料开辟了新的途径。该BFO/FM双层膜的界面交换偏置效应主要由Fe-t2 g轨道重构以及自旋转移和重排驱动。
2013-01-31 cond-mat.mtrl-sci
The Structure of Ultrathin Ag Films on Pd(111)
我们对Pd（111）表面上的Ag薄膜进行了从头算密度泛函计算。计算了Ag/Pd体系的结构性质和电子能带。在Pd（111）表面的二维布里渊区中心附近的电子态密度中存在带隙，这使得在吸附的银膜中形成局域态成为可能。我们发现，量子阱态可以形成在结合能约4 eV。
2004-11-17 cond-mat.mtrl-sci
Critical thickness for itinerant ferromagnetism in ultrathin films of SrRuO$_3$
利用输运和磁光极向克尔效应研究了巡游铁磁体SrRuO $_3$的超薄膜。我们发现，低于4个单层的薄膜成为绝缘和磁性的变化，因为他们松散的简单的铁磁行为。我们观察到的磁矩的3个单层及以下的膜的平面在于一个强大的减少。交换偏置行为观察到低于临界厚度，并可能指向与铁磁区域接触的感应反铁磁性。
2008-11-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Delicate competing electronic states in ultrathin manganite films
研究了105 K时La 2/3Sr 1/3 MnO 3（LSMO）薄膜的电输运性质与SrTiO 3（STO）衬底结构相变之间的耦合关系。我们发现，LSMO膜的电阻率在Ts处呈现尖点，通过将膜调谐到金属相和绝缘相的边缘，即，两个微妙的竞争电子状态的边界。我们的研究结果表明，少量的应变可以打破竞争相互作用的微妙平衡，并调整相关电子材料的电子性质。
2017-01-27 cond-mat.mtrl-sci
X-ray magnetic circular dichroism study of epitaxial magnetite ultrathin film on MgO (100)
用X射线磁圆二色性（XMCD）研究了等离子体辅助氧化法在MgO（100）衬底上制备的Fe_3 O_4外延薄膜的自旋和轨道磁矩。该薄膜保留了相当大的总磁矩，即（2.7 ± 0.15）uB/f. u.，这是块状Fe 3 O 4的约70%。一个显著的非猝灭轨道矩高达（0.54 ± 0.05）uB/f. u。这可能是由于在Fe_3 O_4/MgO界面处的对称性破缺引起的。这种相当大的轨道矩将在通过电场的磁化反转中增加基于Fe 3 O 4的自旋电子器件的容量。
2015-09-11 cond-mat.mtrl-sci
Thickness evolution of coercivity in ultrathin magnetic films
利用考虑外延生长表面粗糙度的理论模型，研究了外延薄膜面内磁化反转的厚度演化。在Néel模型的指导下，单层高度岛的台阶边缘位置除了在所有位置处的四倍各向异性之外还被分配了两倍各向异性。矫顽力被发现基本上取决于膜的厚度和最顶层的部分覆盖。它的定性特征主要由样品的几何形状和与畴壁能量相比的台阶各向异性的大小来确定。静磁相互作用改变了定量的结果，但不是定性的。通过比较包含和不包含它们的计算，可以理解它们的影响。
1998-08-27 cond-mat.mtrl-sci
Quantum size effect on the dissociation of O2 molecules on ultrathin Pb(111) films
采用第一性原理计算方法，系统地研究了O $_2$分子在不同厚度Pb（111）薄膜上的解离过程.在揭示O $_2$分子吸附前体态的基础上，进一步探讨了Pb（111）表面上存在两个近简并吸附态，而Mg（0001）和Al（111）表面上完全不存在前体吸附态的原因.分析了其原因是表面电子结构的不同。对于O $_2$的解离，我们考虑了气体和分子吸附O $_2$分子的反应通道。我们发现O $_2$从分子吸附前体态解离的能垒总是小于O $_2$从气体解离的能垒。不同Pb（111）膜上的最有利解离过程相同，能垒受Pb（111）膜的量子尺寸效应的调制.
2010-01-26 cond-mat.mtrl-sci
