Ultrahigh measured unipolar strain greater than 2 % in polycrystalline bulk piezoceramics: Effects of disc dimension
块体多晶压电陶瓷广泛应用于驱动器、换能器和传感器。对于致动器应用，期望压电陶瓷给出尽可能大的电场驱动单极应变。近年来，人们对这种压电陶瓷材料的设计和开发越来越感兴趣。在这里，我们表明，压电陶瓷盘（10毫米直径）的PZT，BaTiO 3为基础的和Na0.5Bi0.5TiO3为基础的多晶压电陶瓷可以显示非常大的单极应变2至3%时，磁盘的厚度减少到200微米或以下。这伴随着双极应变场回路中的不对称性增加。这份简短报告的动机是让研究界意识到压电陶瓷的这一重要影响，并鼓励对这一有趣现象进行讨论/研究，这适用于所有压电陶瓷。
2022-08-15 cond-mat.mtrl-sci
The origin of grain size effects in Ba(Ti0.96Sn0.04)O3 perovskite ceramics with superior electrical properties
铁电陶瓷晶粒尺寸效应的研究在过去的50年里引起了人们极大的兴趣。尽管已经提出了不同的理论模型来解释结构和性质随晶粒尺寸的变化，但其潜在机制仍在争论中，这在该领域造成了很大程度的不确定性。在这里，我们报告的晶粒尺寸的结构和物理性质的Ba（Ti0.96Sn0.04）O3，这是一个模型钙钛矿系统，其中点缺陷，化学计量不平衡和相变的影响最小化Sn取代的影响的研究结果。结果发现，不同的微观机制是负责观察到的各种晶粒尺寸的依赖性。在细晶粒陶瓷中，高介电常数是由于高畴壁密度和极性纳米区域;粗晶粒陶瓷中的高d33是由于极化过程中高度的畴对准;中晶粒陶瓷中的大电场诱导应变是来自晶界的约束与非180度畴和极性纳米区域的可逆重取向之间的有利相互作用的结果。这些范例可以被视为通过粒度控制优化特定性能的一般准则。
2018-09-14 cond-mat.mtrl-sci
Heterogeneous antiferroelectric ordering in NaNbO3-SrSnO3 ceramics revealed by direct superstructure imaging
本研究利用暗场X射线显微镜在弱超结构反射上成像，揭示NaNbO3-SrSnO3陶瓷中反铁电相的应变异质性，证明SrSnO3通过增强介观有序度稳定反铁电相，为研究无序对长程应变影响提供新平台。
2024-05-21 cond-mat.mtrl-sci
Room temperature polarization in the ferrimagnetic Ga2-xFexO3 ceramics
研究了Fe-Ga比对Ga_（2-x）Fe_xO_3多铁性化合物磁、电性质的影响，确定了磁、电有序共存的组成范围及其临界温度。的磁电相图，示出的Neel磁有序温度和电有序温度的演变，与铁含量已被建立为0.9和1.4之间的x值。铁磁Neel温度随铁含量的增加而增加，而电有序温度则表现出相反的趋势。对于x值为1.1的组合物，发现电极化的强度远高于室温，这显示了观察到的最高电有序温度约为100 ℃。58万x值为1.3和1.4的化合物是室温下两种性质共存的铁磁-电弛豫体。
2016-07-14 cond-mat.mtrl-sci
Electric Charge Transport and Dielectric Properties of the Barium Titanate Ceramics Obtained by Spark-Plasma Sintering with Different Carbon Content
Institute of Physics of the National Academy of Sciences of Ukraine（乌克兰国家科学院物理研究所）；Educational Scientific Institute of High Technologies, Taras Shevchenko National University of Kyiv（基辅塔拉斯舍甫琴科国立大学高等技术教育科学研究所）；Frantsevich Institute for Problems in Materials Science, National Academy of Sciences of Ukraine（乌克兰国家科学院弗兰采维奇材料科学问题研究所）；Department of Chemistry, Stockholm University（斯德哥尔摩大学化学系）；Department of Physical Materials Science and Heat Treatment, National Technical University of Ukraine “Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute”（乌克兰国立技术大学“伊戈尔·西科尔斯基基辅理工学院”物理材料科学与热处理系）
本研究通过SPS制备不同碳含量的BaTiO3陶瓷，发现其导电性遵循Mott定律，介电极化率高达10^5-10^6量级，且碳浓度影响电阻率与介电性能。
2026-01-23 cond-mat.mtrl-sci
Scaling behavior of dynamic hysteresis in Na0.5Bi4.5Ti4O15 bulk ceramics
在频率为0.01 ~ 100 Hz，电场为10 ~ 150 kV/cm的周期性电场作用下，测量了钛酸铋钠（Na_（0.5）Bi_（4.5）Ti_4 O_（15））块体陶瓷的铁电滞回线。研究了Na_（0.5）Bi_（4.5）Ti_4 O_（15）块体陶瓷动态滞后的三阶段标度行为。在低电场振幅下的标度行为被描述为对于<A>低频与f^（-0.122 <$E0^3.30）成比例，对于<A>高频与f^（-0.122 <$E0^3.15）成比例。<A>、f和E0分别表示磁滞回线的面积、周期电场的频率和幅值。在矫顽场附近的E0处，标度行为的形式为：<A>低频与f^（-0.11 <$E0^4.28）成比例，高频<A>与f^（-0.11 <$E0^4.17）成比例。在高E0处，我们得到<A>对于低频与f^（-0.04 <$E0^2.90）成比例，对于<A>高频与f^（-0.06 <$E0^2.75）成比例。对标度关系的贡献主要来自于低E0时铁电畴反转的可逆性、E0时畴壁在矫顽场附近的运动速度以及高E0时同时发生的可逆和不可逆畴反转。
2018-01-02 cond-mat.mtrl-sci
Grain-size dependent electric-field induced structural changes in relaxor-ferroelectric based unclamped piezoelectric grains
聚合物-压电陶瓷0-3复合材料结合了聚合物的柔性和铁电基陶瓷的优异压电性能。虽然陶瓷粉末的晶粒尺寸是制造这种复合材料的重要考虑因素之一，但仍然缺乏与极化场引起的结构变化及其对复合材料的整体压电响应的可能影响相关的相关性。在本文中，我们研究了这个问题上的0-3压电复合材料，包括陶瓷粉末的低铅压电合金（x）Bi（Ni 1/2 Zr 1/2 O 3-（1-x）PbTiO 3在其准同型相界附近，和聚偏氟乙烯（PVDF）作为聚合物组分。通过固定陶瓷的体积分数而改变晶粒尺寸来制备复合材料。我们发现了一个非单调变化的压电响应作为晶粒尺寸的函数。压电复合材料极化前后的结构分析表明，极化诱导的类四元不可逆转变的证据，其程度取决于晶粒尺寸。
2017-09-29 cond-mat.mtrl-sci
Magnetoelectric Response in Multiferroic SrFe12O19 Ceramics
本文报道了室温下SrFe_（12）O_（19）陶瓷的铁电、铁磁和磁电容效应的实现。该陶瓷在居里温度附近具有饱和的极化电滞回线、两个I-V峰和较大的介电常数反常。这些证据证实了SrFe_（12）O_（19）陶瓷在氧气气氛中退火后具有铁电性。SrFe_（12）O_（19）陶瓷的剩余极化为103 μC/cm ~ 2。该材料具有强铁磁特性，矫顽力和剩余磁矩分别为6192 Oe和35.8emu/g。随后在氧气中退火的SrFe_（12）O_（19）陶瓷不仅显示了其固有的铁电性，而且通过Fe ~（2+）向Fe ~（3+）的转化，提高了其铁磁性能。施加磁场后，样品的电容随B场的变化而发生显著变化，介电常数的最大相对变化为1174%，反映了SrFe 12 O 19的巨磁电容效应。SrFe_（12）O_（19）陶瓷的这些组合功能响应为新型电子器件的应用开辟了巨大的可能性。
2016-09-15 cond-mat.mtrl-sci
Spall failure of alumina at high-strain rates using femtosecond laser experiments and high-fidelity molecular dynamics simulations
本研究针对高应变率下陶瓷层裂失效问题，提出新型双激光装置实现可控静水应力与精确层裂触发，并结合图神经网络势的分子动力学模拟验证，为陶瓷层裂早期研究提供新工具。
2025-03-21 cond-mat.mtrl-sci
Impact of Carbon Contamination on the Low-Temperature Electric Conduction of the Spark-Plasma Sintered Barium Titanate Ceramics
Institute of Physics of the National Academy of Sciences of Ukraine（乌克兰国家科学院物理研究所）；Frantsevich Institute for Problems in Materials Science, National Academy of Sciences of Ukraine（乌克兰国家科学院弗兰特谢维奇材料科学问题研究所）；V. Lashkarev Institute of Semiconductor Physics, National Academy of Sciences of Ukraine（乌克兰国家科学院瓦·拉舍列夫半导体物理研究所）
研究碳污染对火花等离子体烧结BaTiO3陶瓷低温导电性能的影响，发现其低频介电常数极高且依赖碳含量，导电符合莫特跳跃定律，结果可由相关理论解释。
2026-10-22 cond-mat.mtrl-sci
Simulations on the electromechanical poling of ferroelectric ceramics
基于两步开关模型，模拟了铁电陶瓷的机电极化过程。模拟结果表明，在施加极化场之前和之后施加机械应力的极化方案下，剩余极化强度存在差异，这在实验中也得到了证实。解释了为什么在施加电场后加载机械应力的情况下的剩余极化大于施加电场前加载机械应力的情况。我们的模拟结果为多晶铁电陶瓷机电极化的两步开关模型的有效性提供了证明。
2007-12-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Micro-mechanics of multi-phase ferroelectric domain structures
高应变压电材料通常是具有复杂构造的陶瓷。特别地，PZT与接近所谓的准同型相界的组合物一起使用，其中不仅相同相（域）的不同变体，而且不同相可以共存。铁电陶瓷的微观力学模型将更加现实，如果这些影响可以纳入。本文研究了铁电畴结构的力电兼容条件。我们能够解决同一微晶内不同晶相共存的问题。不同相的自发应变和自发极化一般是不相容的。所导出的关系的数值分析容易受到晶体学描述的阶段的问题。在本报告中，一个简单的分析和分析，成分相关的适合的应变和极化的PZT在室温下的可用数据。概述的方法可以用来模拟多变量和多相微晶的整体行为与某些，简化的几何排列的成分。
2006-03-20 cond-mat.mtrl-sci
Structural, Dielectric and Ferroelectric Properties of Lead-free BCZT Ceramics Elaborated by Low-temperature Hydrothermal Processing
与铅基材料相比，无铅Ba0.85Ca0.15Zr0.10Ti0.90O3（BCZT）陶瓷具有优异的介电、铁电和压电性能。先前报道了在25、80和160 ℃的低温下通过使用溶胶-凝胶法随后通过水热路线合成纯的和结晶的BCZT纳米粉末。研究了BCZT陶瓷在1250 °C烧结10 h后的结构、介电和铁电性能。XRD测量揭示了在室温下存在单一的钙钛矿相，正交和四方对称共存。BCZT陶瓷的晶粒尺寸和陶瓷密度的增加导致BCZT陶瓷的介电和铁电性能的提高。更有趣的是，具有高介电和铁电性能的BCZT粉末的合成温度可以降低到160 °C的低温，这与固态反应相比低约1200 °C，与溶胶-凝胶方法相比低840 °C。在160 °C下制备的BCZT陶瓷显示出优异的电性能。因此，使用低温水热处理可以是令人鼓舞的无铅陶瓷的合成具有高介电和铁电性能。
2020-11-16 cond-mat.mtrl-sci
Coexistence of local structural heterogeneities and long-range ferroelectricity in Pb-free (1-x)Ba(Zr0.2Ti0.8)O3-x(Ba0.7Ca0.3)TiO3 ceramics
环境友好的（1-x）Ba（Ti $_{0.8}$ Zr $_{0.2}$）O $_3$ -x（Ba $_{0.7}$ Ca $_{0.3}$）TiO $_3$（BZT-BCT）陶瓷由于其显著的高压响应而成为有前景的材料[Liu和Ren，Phys.Rev.Lett. \textbf{103}，257602（2009）]。在这封信中，通过专注于局部和平均结构结合宏观机电和介电测量，我们证明了结构性能的关系，在tetraphite BZT-BCT陶瓷。在高温立方相到四方相的相变过程中，在低于$\sim$ 477 K的温度下，通过自发体积铁电致伸缩表现出极性纳米区域。温度依赖性的局部结构的调查，在Zr K边缘扩展的X射线吸收精细结构光谱揭示了一个异常的ZrO $_{6}$和TiO $_6$八面体之间的合作。这些八面体在极化发展过程中妥协了它们的个性。亚微米尺寸的域的存在下，下面的T $_{m}$的宏观铁电区域，以及它们的层次安排，通过压电响应力显微镜观察。当极化和未极化的样品的极化率进行比较时，也观察到T $_{m}$以下的结构/极性异质性的存在的影响;极化的样品被发现更容易受到电场的影响。此外，通过使用依赖于电场的X射线衍射研究，我们还表明，该陶瓷场下表现出减少的tetraphenic失真，这是与以前的报告一致。
2022-05-12 cond-mat.mtrl-sci
Electric conductivity of lead iron niobate
给出了PFN、PFN+Li陶瓷样品和PFN单晶直流电导率和塞贝克系数的测量结果。发现锂掺杂对电导率值和电导类型有显著影响。
2002-09-06 cond-mat.mtrl-sci
Phase transitions in multiferroic BiFeO3 crystals, thin-layers, and ceramics: Enduring potential for a single phase, room-temperature magnetoelectric 'holy grail'
研究了多铁性铋铁氧体在磁场、外延应变和成分改性作用下的磁相变。这些从空间调制的自旋螺旋状态到同质反铁磁状态的转变伴随着潜在磁化强度的释放和线性磁电效应，使得BiFeO3基材料有效的室温单相多铁性。
2008-12-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Enhanced Ferroelectricity and Spin Current Waves in M-Type Barium Hexaferrite
本文报道了具有优良磁性能的M型钡铁氧体（BaFe_（12）O_（19））的本征铁电性和相关介电性质。典型的完全饱和的电极化的强度（P-E）磁滞回线、I-V曲线上的两个非线性反转电流峰以及在居里温度附近的介电常数的巨大变化都为BaFe 12 O 19陶瓷的铁电性提供了充分的实验证据。它具有108 μ C/cm 2的大剩余极化和117 kV/cm的合适矫顽场。BaFe_（12）O_（19）陶瓷的介电温谱中在194 C和451 C处出现的两个峰被认为是铁电-反铁电和反铁电-顺电结构的相变。还观察到常规的强磁滞回线。BaFe_（12）O_（19）陶瓷的磁感应极化是以交变自旋电流波的形式实现的。在500 mT的外加磁场下，获得了幅度为23 mV的ME耦合电压。BaFe_（12）O_（19）具有大铁电体和强铁磁性的复合功能响应，显示了其优异的多铁性，这为研制具有磁电序主动耦合效应的新型电子器件提供了巨大的机遇。
2020-02-26 cond-mat.mtrl-sci
Direct and Indirect methods of electrocaloric effect determination and energy storage calculation in (Na0.8K0.2)0.5Bi0.5TiO3 ceramic
本研究通过直接和间接方法测定了无铅NKBT陶瓷在铁电至非各态历经相变附近的电卡效应与储能性能，实现了1.10 K绝热温度变化和0.78 J/cm3可恢复能量密度。
2023-08-05 cond-mat.mtrl-sci
Plastically-driven variation of elastic stiffness in green bodies during powder compaction: Part I Experiments and elastoplastic coupling
陶瓷粉末的冷压是由塑性应变驱动的，在此期间，材料的弹性刚度从颗粒物质的典型值逐渐增加到代表完全致密固体的值。这种刚度的增加强烈地影响生坯的机械行为，并且在陶瓷成型过程的建模中是至关重要的。超声实验研究（通过P波和S波传输）的协议提出了量化的弹性常数（杨氏模量和泊松比）作为成形压力的函数。在单轴应变进行的实验结果允许引入的法律，描述的弹性常数在致密化过程中的变化。通过对氧化铝粉末等静压成型过程的模拟，从弹塑性耦合的角度揭示了这些规律。致密化过程中的弹性性能硬化的微观力学解释推迟到本研究的第二部分。
2015-11-28 cond-mat.mtrl-sci
Structural Properties, Impedance Spectroscopy and Dielectric Spin Relaxation of Ni-Zn Ferrite Synthesized by Double Sintering Technique
采用结构、阻抗谱、介电和电模量谱研究了烧结温度（Ts）对用标准陶瓷工艺合成的单相立方尖晶石Ni0.6Zn0.4Fe2O4（NZFO）陶瓷的影响。随着Ts的增加，介电常数增加。用Rezlescu模型成功地解释了n型和p型载流子的集体贡献在显著的异常介电行为中产生了一个清晰的峰。用电模理论解释了非德拜型长程介电弛豫现象。在较低的Ts下烧结的样品的晶界的快速响应导致小的介电自旋弛豫时间t（几纳秒），已经使用在不同的Ts下烧结的样品的电模量谱来确定。采用两个并联的RC等效电路串联结构，成功地解释了阻抗Cole-Cole图中的两个明显的曲线。NZFO陶瓷中如此长的弛豫时间可适用于纳米自旋电子器件。
2015-06-12 cond-mat.mtrl-sci
Effect of Structural Transition on Magnetic Properties of Ca and Mn co-substituted BiFeO3 Ceramics
研究了酒石酸改性溶胶-凝胶法制备的Bi 1-xCaxFe 1-xMnxO 3陶瓷中组分驱动的结构转变，分析了其对BiFeO 3磁性能的影响。结果表明，Ca、Mn在BiFeO_3（BFO）中Bi、Fe位的共取代显著抑制了杂质相的生成。通过对所有XRD图案的双相Rietveld分析进行了定量晶体学相分析，其表明随着由于过量化学压力（晶格应变）而导致的取代浓度的增加，存在从菱面体（R3 c空间群，较低的晶体对称性）到正交（Pbnm空间群，较高的晶体对称性）的组成驱动的晶体结构转变。磁性测量结果表明，共取代的BFO纳米粒子的x = 0.15有增强的剩余磁化强度约14倍，由于抑制摆线自旋结构，这可以解释在磁场诱导的自旋重取向和弱铁磁性。然而，在形态相边界处，（x = 0.15），在8 T处的剩余磁化强度和最大磁化强度达到最大值，这表明自旋摆线结构几乎被破坏，并且由于Pbnm空间群的晶体相的显著贡献，由于正交结构中出现完全反铁磁有序，替代的进一步增加导致两种磁化强度的降低（如从双相Rietveld分析获得的）。
2014-01-16 cond-mat.mtrl-sci
Continuum field model of defect-induced heterogeneities in a strained thin layer
通过引入序参量场（缺陷浓度场）和位移场，建立了一个连续相场介观模型，研究了外加应力对应变损伤薄层结构和力学性能的影响.我们发现，即使在一个最初的均匀分布的点缺陷的情况下，外部应力驱动的成核的局部区域具有较高的浓度的空位或self-promptials比他们的平均值超过膜。这种效应可以解释我们的实验结果，即在硅表面自对准处理中制备的二硅化钴薄膜中产生高度异质区域，以及在具有氧空位的四氧化锆陶瓷中提高断裂韧性。
2003-10-16 cond-mat.mtrl-sci
Strain-induced isosymmetric ferri-to-ferroelectric transition with large piezoelectricity
我们在$A$ -位有序的LaScO $_{3}$ /BiScO $_{3}$和LaInO $_{3}$ /BiInO $_{3}$超晶格中确定了铁电（FiE）和铁电（FE）态之间的一阶等对称转变。这种以前未报道的铁性转变是由阳离子位移的容易切换驱动的，而不改变整体极化方向或晶体学对称性。预测小于2%的外延应变足以横穿相边界，跨越相边界，我们捕获电极化的强度增加约5倍。以类似于具有准同型相界（MPB）的经典Pb基钙钛矿陶瓷的方式，我们预测在FiE-FE相界附近高达131 pC/N的大机电响应。我们建议这种过渡作为替代铁性过渡，以获得大的压电性，具有在良性化学和无化学无序的极端条件下操作的额外优势。
2013-09-10 cond-mat.mtrl-sci
Relationship between dielectric properties and structural long-range order in (x)Pb(In1/2Nb1/2)O3:(1-x)Pb(Mg1/3Nb2/3)O3 relaxor ceramics
Pb（In 1/2Nb 1/2）O3（PIN）的加入量对烧结态复合钙钛矿（x）Pb（In 1/2Nb 1/2）O3：（1-x）Pb（Mg 1/3 Nb 2/3）O3陶瓷的介电性能和结构有序无序性有很大影响。高PIN量导致相对介电常数最大值降低和温度（Tmax）升高。此外，强频率色散在相对于温度绘制的相对介电常数中占主导地位。在电滞回线测量中，电位移的最大值（Dmax）随着PIN的增加而减小。在x = 0.1至0.8的组成范围内的陶瓷表现为铁电弛豫体，并表现出非常薄的磁滞回线为所有这些组合物。透射电子显微镜（TEM）的研究表明，1：1结构有序畴的大小受到影响的PIN数量。这些弛豫体中的介电性质和长程1：1有序之间的关系似乎与复合钙钛矿铁电体中普遍接受的有序-无序行为相冲突，其中大的结构域对应于偏离弛豫状态的趋势。TEM观察表明，（x）PIN：（1-x）PMN陶瓷中的1：1有序畴是由许多纳米级有序畴组成，其间被精细的反相界所分隔。
2011-03-29 cond-mat.mtrl-sci
Dipole glass and mixed ferroglass phase in SrTiO3 ceramics doped with manganese
最近揭示了具有用Mn 2+取代Sr 2+的偏离中心离子SrTiO 3的新的初期铁电体（Tkach et.等人PRB 73，104113（2006）。实验研究了Sr 1-xMnxTiO 3的性质，即不同浓度下介电常数与温度、频率和外电场的关系，证明了杂质引起的相变。然而，由于缺乏对这些结果的理论分析，迄今为止，它们的本质还没有被发现。本文从理论上分析了Mn ~（2+）浓度对介电常数最大值温度的影响，Mn ~（2+）浓度对剩余极化强度的影响，Mn ~（2+）浓度对介电常数频率和温度的影响，以及Mn ~（2+）浓度对介电常数频率和温度的影响。结果表明，当x小于0.03，x在0.15 ~ 0.03之间时，Sr_（1-x）Mn_xTiO_3体系分别处于偶极玻璃态和混合铁玻璃相。
2006-12-07 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic and dielectric properties of multiferroic Eu0.5Ba0.25Sr0.25TiO3 ceramics
在10 Hz ~ 100 THz的频率范围内，研究了Eu_（0.5）Ba_（0.25）Sr_（0.25）TiO_3在10 K ~ 300 K之间的介电和磁性.在130 K附近出现了介电常数的峰值，电滞回线的观察证明了低于此温度时的铁电有序性。介电常数的峰值主要由最低频率的极性声子的软化（THz和IR光谱中揭示的软模式）给出，这表明相变的位移特性。室温下的X射线衍射分析揭示了立方结构，但红外反射率光谱给出了较低的晶体结构的证据，推测tetrahydroxide I4/mcm与倾斜的氧八面体，因为它已在EuTiO 3中观察到。磁性测量表明，在1.8K以下出现反铁磁有序.由于Eu_（0.5）Ba_（0.25）Sr_（0.25）TiO_3的矫顽场比Eu_（0.5）Ba_（0.5）TiO_3的矫顽场低三倍，因此我们提出用该系统测量电子的电偶极矩。
2012-08-13 cond-mat.mtrl-sci
Electric field induced irreversible transformation to the R3c phase and its influence on the giant piezo-strain behaviour of lead-free system- Na0.5Bi0.5TiO3-BaTiO3-K0.5Na0.5NbO3
系统研究了NBT-BT-KNN的结构、介电和压电行为。
2015-07-02 cond-mat.mtrl-sci
Strain gradient induced electric polarization in alpha-phase polyvinylidene fluoride films under bending conditions
研究了α相聚偏氟乙烯（PVDF）薄膜在弯曲条件下的弹性应变梯度与感应电极化的强度之间的关系。我们的实验研究表明，挠曲电极化与应变梯度成线性比例，相应的直接挠曲电响应很强。有理由相信，在聚合物和固体聚合物中的挠曲电效应背后的物理机制是不同的。
2011-09-19 cond-mat.mtrl-sci
Tuning the electronic structures of silicene and germanene by biaxial strain and electric field
利用第一性原理研究了小双轴应变（$|\varepsilon|\le 5\%$）和垂直电场（E-field）对低屈曲硅烯和锗烯的电子和声子性质的影响。随着双轴应变的增加，硅烯和锗烯的第一布里渊区的高对称性$Γ$和$M$点处的导带明显向费米能级移动。相反，电场改变了$Γ$附近的能带色散，并在硅烯的K点处打开了一个小的带隙。我们发现硅烯的场致能隙开放可以通过压缩应变而增强，而通过拉伸应变而减轻。这一结果突出了通过结合机械应变和电场的硅烯的电子结构的可调性。
2015-04-05 cond-mat.mtrl-sci
Imaging spin flows in semiconductors subject to electric, magnetic, and strain fields
使用扫描克尔显微镜，我们直接获得二维图像的自旋极化电子横向流动的n：GaAs体外延层。光学注入提供了极化电子的局部直流源，其随后的漂移和/或扩散由电场、磁场和特别是应变场控制。由沿轴的受控单轴应力引起的自旋进动<110>表明电子自旋与应变张量的剪切（非对角）分量的直接k-线性自旋轨道耦合。
2004-11-18 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
Strain and electric field control of magnetic and electrical transport properties in a magneto-elastically coupled Fe3O4/BaTiO3(001) heterostructure
研究了磁弹耦合人工多铁性Fe_3O_4/BaTiO_3异质结构中电场诱导应变对磁、电输运性质的控制。在这种Fe_3 O_4/BaTiO_3异质结构中，Fe_3 O_4薄膜以双边畴的形式外延生长，类似于下面的BaTiO_3（001）衬底的a-c条纹畴。通过原位电场相关的磁化强度测量，我们证明了外延Fe 3 O 4薄膜的磁各向异性和特征Verwey金属-绝缘体转变的外部控制在20-300 K之间的宽温度范围内，通过应变介导的逆磁电耦合。此外，我们观察应变诱导调制的磁性和电输运性质的Fe 3 O 4薄膜的热驱动的本征铁电和结构相变的BaTiO 3基板。原位电场相关的拉曼光谱测量表明，电场并没有显着修改的反相边界缺陷的Fe 3 O 4薄膜，一旦它是热稳定的沉积后的磁性能的修改主要是由应变引起的晶格畸变和磁各向异性。这些结果提供了一个框架，以实现电控制的磁化强度在一个经典的高度相关的过渡金属氧化物。
2022-06-17 cond-mat.mtrl-sci
Photovoltaic effect in BiFeO3/TiO2 heterostructures tuned with epitaxial strain and an electric field
基于第一性原理计算，在可见光区，外延应变和电场可以调节BiFeO 3/TiO 2异质结的光伏效应，这表现为在拉伸应变和电场作用下异质结吸收活性的增强.这表明在双层膜的界面处存在着光子、自旋载流子、电荷、轨道和晶格之间的耦合，这使得异质结成为一种基于自旋电子学的多功能光电器件的有趣候选者。异质结构的微观机制与界面附近Fe 3d和O 2 p轨道之间的自旋转移和电荷重排密切相关。
2013-09-21 cond-mat.mtrl-sci
Electric-field-induced non-ergodic relaxor to ferroelectric transition in BiFeO3-xSrTiO3 ceramics
本文利用原位同步辐射X射线衍射研究BiFeO3-xSrTiO3陶瓷中电场诱导的非遍历弛豫体到铁电体的转变，揭示成分驱动的弛豫态对临界电场和畴重新取向的影响，为BFO基电容器应用提供指导。
2023-04-14 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Multiferroic properties of Bi0.9- xLa0.1ErxFeO3 ceramics
研究了固溶法制备的Bi0.9-xLa0.1ErxFeO3（BLEFOx）（x = 0.05，0.07，0.1）多晶陶瓷的结构、电磁性能。当x=0.05-0.1时，在（BLEFOx）中观察到从菱面体相到单斜相的相变。我们测量了掺杂BiFeO_3的相变温度，包括α-β相变和低温相变。用差热分析（DTA）测量了BiFeO_3在835 C附近的相变峰，对应于α-β-相变。介电测量显示BLEFOx（x = 0.05-0.1）中的低T转变。在BLEFOx（x = 0.1）中观察到相对高的剩磁，在8 T下为0.1178emu/gm。
2008-05-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
A New Multiferroic State with Large Electric Polarization in Tensile Strained TbMnO3
通过第一性原理计算，系统地研究了外延应变对多铁性TbMnO 3结构和性能的影响。我们发现，虽然未应变的散装TbMnO3显示非共线的反铁磁自旋顺序，TbMnO3可以在压缩应变下的铁磁，与生长在SrTiO3上的TbMnO3的实验结果一致。通过增加拉伸应变高达5%，我们预测，TbMnO3转变成一个新的多铁性状态，具有大的铁电极化，两个数量级大于在未应变的散装，并具有相对较高的尼尔温度E型反铁磁秩序。我们还发现铁电畴和反铁磁畴是互锁的，因此外加电场可以同时实现铁电畴和反铁磁畴的开关。我们的工作表明，应变工程可以用来提高TbMnO 3的多铁性。
2013-03-09 cond-mat.mtrl-sci
Electric fields and valence band offsets at strained [111] heterojunctions
[111]用从头算全势线性缀加平面波（FLAPW）方法研究了共原子应变层超晶格（特别是共阴离子GaSb/InSb系统和共阳离子InAs/InSb系统）.我们已经把我们的注意力集中在潜在的阵容在考虑的同极等价异质结的两侧，特别是在其依赖于应变条件和应变引起的电场。我们提出了一个程序来定位的界面平面的能带对准可以进行评估，此外，我们建议，极化电荷，由于压电效应，近似局限于一个狭窄的区域接近接口，不影响潜在的不连续性。我们发现，界面的贡献的价带偏移基本上不受应变条件，而总带线是高度可调的，作为应变条件的函数。最后，我们比较我们的结果与[001]异质结。
1997-02-03 cond-mat.mtrl-sci
Multi-step stochastic mechanism of polarization reversal in orthorhombic ferroelectrics
提出了一个电场驱动的正交铁电体极化反转的随机模型，描述了其时间机电响应。该理论解释了所有可能的并行和顺序切换事件。该模型的应用，同时测量的极化和应变动力学在无铅正交（K，Na）NbO3基铁电陶瓷在一个宽的时间尺度的7个数量级允许识别优选的极化切换路径，分数的个别开关过程，和它们的激活字段。特别地，分析揭示了相干非180°切换事件的实质性贡献，其不引起宏观应变，从而模拟180°切换过程。
2021-09-01 cond-mat.mtrl-sci
Giant electrophononic response in PbTiO$_3$ by strain engineering
我们从理论上证明了如何通过在铁电钙钛矿中施加外延应变，可以通过外部电场实现声子传播的动态控制，这产生了巨大的电声子响应，即晶格热导率对外部电场的依赖性。具体来说，我们研究了应变诱导的晶格结构的操纵和分析其相互作用与电声响应。我们表明，拉伸双轴应变可以驱动系统的一个政权的电极化可以毫不费力地旋转，从而产生巨大的电声响应，至少是一个数量级大于在无应变系统。这些结果直接来自于在自发旋转边缘驱动极化的临界应变下的电极化率的几乎发散的行为。
2019-11-02 cond-mat.mtrl-sci
Electric field and strain induced Rashba effect in hybrid halide perovskites
使用第一性原理密度泛函理论计算，我们显示了如何Rashba型能带分裂的混合有机-无机卤化物钙钛矿APbX $_3$（A=CH $_3$ NH $_3^+$，CH（NH $_2$）$_2^+$，Cs $^+$和X=I，Br）可以调谐和增强与电场和各向异性应变。特别是，我们证明了Rashba分裂的四氢呋喃（CH $_3$ NH $_3$）PbI $_3$的大小增长与有机阳离子和电极化的强度的宏观排列，表明可观的可调谐性与实验可行的应用领域，即使在室温下。此外，我们量化了这种效果可以通过在A和X位点的化学取代来调节的程度，这改变了直接影响Rashba分裂的无机PbX $_3$笼的不同极性畸变模式的振幅。此外，我们预测，极性相CsPbI $_3$和（CH $_3$ NH $_3$）PbI $_3$具有$R3c$对称性具有相当大的Rashba分裂可能是可访问的，在室温下通过各向异性应变诱导的外延，即使在没有电场。
2016-08-11 cond-mat.mtrl-sci
A Critical Insight into Pretransitional Behavior and Dielectric Tunability of Relaxor Ceramics
本文探讨了弛豫陶瓷独特性质与临界及玻璃转变物理的联系，提出预转变涨落与局部电场导致伪旋节线行为，重新定义Burns温度和PNRs，并结合200K范围的介电实验与弛豫分析，揭示了指数标度偏好与Griffith相行为。
2023-10-20 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.chem-ph
Composition Design of Shape Memory Ceramics based on Gaussian Processes
University of Minnesota（明尼苏达大学）；Kiel University（基尔大学）；Peking University（北京大学）
本文利用高斯过程模型预测ZrO₂基陶瓷的相变温度和晶格参数，通过设计准则寻找具有可逆相变和低滞后效应的形状记忆陶瓷，发现新组合存在较高滞后效应，需进一步优化掺杂剂。
2026-04-04 cond-mat.mtrl-sci physics.data-an
Electric-field-induced Z2 topological phase transition in strained single bilayer Bi(111)
为了控制单层双层Bi（111）拓扑相变的临界电场，采用第一性原理计算研究了应变体系中的拓扑相.在拉伸应变为$ε=0.5$ %时，我们发现了一个与半金属态相接触的二次带.在这个应变附近，拓扑相位可以通过无穷小的电场切换到平凡绝缘体。电场诱导拓扑相变中狄拉克锥出现的位置随应变$ε>0.5$ %和$ε<0.5$ %而变化。我们的结果表明这种拓扑相变可以应用于新型的自旋电子器件。
2019-05-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strain and electric-field control of spin-spin interactions in monolayer CrI$_3$
利用密度泛函理论研究了机械应变和垂直电场对二维单层CrI $_3$的电子和磁性基态性质的影响.我们提出了一个最小的自旋模型哈密顿量，包括对称各向同性交换相互作用，磁各向异性能，和Dzyaloshinskiii-Moriya（DM）的相互作用，以捕捉最相关的磁系统的属性。我们计算了各种自旋-自旋相互作用对机械应变和电场的依赖性。我们的研究结果表明，交换相互作用的幅度和符号都可以通过应变来设计，而电场只影响它们的幅度。然而，应变和电场影响DM矢量的方向和幅度。磁各向异性能的幅度也可以通过施加的应变而被显著地修改。我们表明，在比较电场，应变可以更有效地用于操纵系统的磁性和电子性质。值得注意的是，这种系统的自旋相互作用的调整是必不可少的工程室温自旋电子纳米器件。
2020-05-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Multistate nonvolatile straintronics controlled by a lateral electric field
提出了一种基于应变表面横向电场控制的多功能多态永久存储器件。PZT衬底的残余应变的亚矫顽电写入在CoFe覆盖层上压印稳定的和微电阻的变化。一个原理验证设备，最简单的电阻应变计设计，显示为一个存储单元，展示17个存储器状态的高再现性和非易失性操作的可靠性。薄膜的磁电阻也依赖于单元状态，并且表明在衬底的残余应变中持续的磁性质的急剧变化。这使得有可能在一个单一的存储器元件中结合应变，磁和电阻功能，并表明，亚矫顽应力的研究是感兴趣的应变电子学应用。
2014-07-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Structural properties, dielectric relaxation and impedance spectroscopy of NASICON type Na$_{3+x}$Zr$_{2-x}$Pr$_{x}$Si$_2$PO$_{\rm 12}$ ceramics
Indian Institute of Technology Delhi（印度德里理工学院）；Inter-University Accelerator Center（大学间加速器中心）
本文表征Pr掺杂NASICON陶瓷的晶体结构、介电弛豫、阻抗谱和交流导电机理，证明其非Debye弛豫与CBH导电及高介电常数，可用于电荷存储。
2024-05-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Spin-Orbit and Strain Induced Modification in Electrical Properties of Monolayer InSb
本文利用密度泛函理论研究了双轴应变下单层InSb的电学性质。在这里，我们首先探讨的能带结构的InSb与自旋轨道耦合（SOC）的考虑。电子和空穴的有效质量随着SOC的考虑而修正。电子和空穴的有效质量分别降低了2倍和10倍。探讨了不同应变下导带和价带中谷的位置，并给出了相应的有效质量。随着拉伸应变的增加，电子和空穴的有效质量都降低，而当拉伸应变较大时，带隙关闭。数值拟合已应用于有效质量与应变的关系，并报告了每条曲线的方程。最后，得到了该材料在不同应变下的功函数。
2020-08-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Vertical Strain-Induced Modification of the Electrical and Spin Properties of Monolayer MoSi2X4 (X= N, P, As and Sb)
在这项工作中，单层MoSi_2X_4（X= N，P，As和Sb）在垂直应变下的电学和自旋性质进行了研究。能带结构表明MoSi2N4是间接半导体，而其他化合物是直接半导体。选择垂直应变来改变电性能。带隙显示出最大值和减少拉伸和压缩应变。K点处的价带显示出较大的自旋分裂，而导带的自旋分裂可以忽略不计。另一方面，第二导带具有大的自旋分裂，并且在垂直应变下向下移动，这导致导带和价带边缘都有大的自旋分裂。投影态密度以及投影能带结构阐明了这些大自旋分裂的起源。这三种自旋劈裂可以通过垂直应变来控制。
2021-06-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Size dependent electric voltage-controlled magnetic anisotropy in multiferroic heterostructures: Interface-charge and strain co-mediated magnetoelectric coupling
提出了一种唯象方法来研究铁磁/铁电异质结构中电压控制的磁各向异性。FM层是金属Fe（001）、Ni（001）、Co（0001）或半金属（La，Sr）MnO 3膜。两种磁电机制，即，界面电荷和应变介导的耦合。我们表明，界面电荷介导的耦合是主要的机制时，FM膜厚度低于一定的过渡厚度dtr的磁电耦合，而应变介导的耦合占主导地位的dtr以上。
2010-12-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Polar properties of Eu0.6Y0.4MnO3 ceramics and their magnetic field dependence
Eu_（1-x）Y_xMnO_3与其他磁电系统不同，具有非常独特的特性。它的磁电性质是由Mn 3+离子的磁自旋驱动的，但是它们可以通过改变Y 3+的含量而急剧改变，Y 3+不携带任何磁矩。虽然x = 0.40的组成已经被广泛研究，但一些基本问题仍有待彻底理解。因此，这项工作的目的是研究它的一些极性性质和它们的磁场依赖性以及。本文报道的实验结果表明，这种材料在外加电场下很容易极化，因此，每当极化是从位移电流的时间积分获得时，诱导极化被叠加到自发极化上，最终掩盖了铁电性的发生。我们已经找到了明确的证据，磁场的影响的极性性质的Eu 0.6Y 0.4MnO 3。研究了Eu_（0.6）Y_（0.4）MnO_3在外加磁场作用下的电极化的强度，得到了一个与极化反转实验所测得的回复极化具有相同数量级的值。比较多晶样品和单晶样品中获得的磁致极化变化，证实了从a方向到c方向的极化旋转的阈值磁场值，并证明了样品的颗粒性质在对磁场的极性响应中的重要性。
2009-09-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Electric-field-induced strain-mediated magnetoelectric effect in CoFeB-MgO magnetic tunnel junctions
磁偶极子和电偶极子之间的磁电耦合是现代物理学发展最节能的磁数据存储的基石之一。传统上，磁电耦合是在单相多铁性或磁电复合纳米结构组成的铁磁和铁电/压电材料。本文利用动态磁电和压电响应力显微测量技术，研究了非压电材料的CoFeB/MgO磁性隧道结中的电场诱导应变介导磁电效应。研究表明，外加电场在介电MgO的几个原子层中引起应变，应变被转移到磁致伸缩CoFeB层，导致在-0.5 V下的幅度高达80.8 V cm-1 Oe-1的磁电效应。在磁性隧道结中利用电场介导的磁电效应是朝向探索磁电控制的自旋电子器件的重要一步，低功率和高密度磁数据存储应用。
2013-11-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strain and voltage control of magnetic and electric properties of FeRh films
基于FeRh的合金在冷却时可以显示从铁磁到反铁磁状态的不寻常的转变。转变发生在大致高于室温的温度，它可以敏感地调制的组成和外部参数，包括压力和应变。因此，FeRh的薄膜在自旋电子学、反铁磁自旋电子学和传感器中的应用受到关注。有趣的是，其性质对应变的极端敏感性已经创造了对FeRh磁态的能量友好电压控制的期望，在地平线上有许多潜在的应用。在这里，我们总结了目前的理解应变对FeRh薄膜的磁性能的影响后，回顾了利用压电基板的磁电性能在operando调谐的成就。最后，我们作了一个简短的总结，并展望了未来的举措。
2019-11-13 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Effects of strain, electric, and magnetic fields on lateral electron spin transport in semiconductor epilayers
我们建立了一个自旋漂移扩散模型来描述自旋极化电子在磁场、电场和非对角应变作用下在锌半导体中的输运。我们提出的预测模型的几何形状，对应于光学自旋注入从圆偏振光的吸收，和对应于电自旋注入从铁磁接触的几何形状。本文从Keldysh Green函数描述的偏离平衡态的系统出发，建立了电场和磁场作用下应变半导体中电子自旋输运的半经典动力学理论。从这个动力学理论，我们推导出自旋密度矩阵的空间均匀的领域和均匀的电子密度的特定情况下的组件的自旋漂移扩散方程。我们数值求解自旋漂移扩散方程，并将所得图像与n型GaAs体外延层中自旋极化传导电子横向流动的扫描克尔显微镜数据进行比较。自旋漂移扩散模型准确地描述了实验观察。我们对比了磁场和应变场引起的电子自旋旋进的性质。自旋-应变耦合与电子波矢成线性关系，自旋-磁场耦合与电子波矢无关。因此，旋进自旋流的空间相干性与应变比与磁场更好地保持，并且自旋旋进的空间周期与应变结构中所施加的电偏压无关，而对于所施加的磁场的情况，其强烈地依赖于偏压。
2005-11-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Modulation of quantum geometry and its coupling to pseudo-electric field by dynamic strain
Tata Institute of Fundamental Research（塔塔基础研究所）；Johannes Gutenberg Universität Mainz（美因茨约翰内斯古腾堡大学）；Jawaharlal Nehru Centre for Advanced Scientific Research（贾瓦哈拉尔·尼赫鲁高级科学研究中心）；SASTRA Deemed University（萨斯特拉被视为大学）；National Institute for Materials Science（国家材料科学研究所）
研究通过动态应变调制量子几何量及伪电场，揭示应变与电场频率组合对霍尔信号的调制效应，为量子几何的动态调控提供新方法。
2025-12-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
