Peculiar Ferrimagnetism Associated with Charge Order in Layered Perovskite GdBaMn2O5
利用单晶研究了具有电荷有序性的GdBaMn_{2} O_{5.0}在2 ~ 400 K温度范围内的磁性。在沿易磁化轴施加的小磁场中，磁化强度M显示出有时在亚铁磁体中发现的温度诱导反转。另一方面，在一个大的磁场中，观察到的M（T）的斜率的急剧变化来自于一个不寻常的转向的磁化Mn亚晶格。这些观测结果基本上可以用分子场论来解释，该理论强调了Gd^{3+}离子与反铁磁耦合的Mn^{2+}/Mn^{3+}亚晶格之间微妙的磁相互作用的作用。
2007-06-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Near-room-temperature ferrimagnetism and half-metallicity in disordered Ca1.5La0.5MnRuO6
本研究通过多种实验与第一性原理计算，发现无序的Ca1.5La0.5MnRuO6材料表现出近室温亚铁磁性、半金属导电性及显著的晶间隧穿磁阻，突破了传统半金属双钙钛矿需离子有序排列的条件。
2024-10-15 cond-mat.mtrl-sci
Canted ferrimagnetism and giant coercivity in the non-stoichiometric double perovskite La2Ni1.19Os0.81O6
采用固相反应法合成了非化学计量比的双钙钛矿氧化物La2Ni1.19Os0.81O6，并用X射线衍射和中子衍射研究了其晶体结构和磁结构。La_2Ni_1.19Os_0.81O_6晶体为单斜双钙钛矿结构（通式为A_2BB ′ O_6），空间群为P_21/n，B位完全被Ni占据，B ′位被19%Ni和81%Os原子占据。使用X射线吸收光谱确定了Os4.5+氧化态，表明在B'位点存在约50%的顺磁性Os 5+（5d3，S = 3/2）和50%的非磁性Os 4+（5d4，Jeff = 0）离子。La2Ni1.19Os0.81O6的磁化强度和中子衍射测量提供了125 K铁磁转变的证据。中子数据的分析表明，倾斜的亚铁磁自旋结构与共线Ni 2+自旋链沿c轴延伸，但在ab平面内的非共线自旋对齐。La2Ni1.19Os0.81O6的磁化曲线具有非常高的矫顽场，HC = 41 kOe，在T = 5 K，这是解释在大的磁晶各向异性，由于存在的Os离子与原子无序的磁滞。我们的研究结果是令人鼓舞的，以寻找稀土自由的硬磁铁在类的双钙钛矿氧化物。
2018-02-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Spontaneous Fully Compensated Ferrimagnetism
Beijing Institute of Technology（北京理工大学）；Beijing Key Laboratory of Quantum Matter State Control and Ultra-Precision Measurement Technology（北京量子物质态控制与超精密测量技术重点实验室）
该研究提出了一种机制，揭示了通过缺陷工程在非磁性石墨烯中实现自发完全补偿铁磁性的可能性，并展示了其在自旋电子和谷电子学中的应用潜力。
2026-02-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Understanding the Magnetic Puzzles of Double Perovskites A2FeOsO6 (A=Ca, Sr)
双钙钛矿Sr 2FeOsO 6和Ca 2FeOsO 6具有令人费解的磁性，前者是低温反铁磁体，而后者是高温绝缘铁磁体。在这里，为了了解潜在的机制，我们研究了阻挫磁性的A2 FeOsO 6采用密度泛函理论和最大局域Wannier函数。结果表明，晶格畸变增强了反铁磁最近邻Fe-O-Os相互作用，但通过Os-O-O-Os和Fe-O-Os-O-Fe路径减弱了反铁磁相互作用，这是随着A2+离子半径的减小，从低温反铁磁性向高温亚铁磁性转变的原因.我们还讨论了5d3- 3d 5超交换，并提出这种超交换本质上是反铁磁的，而不是预期的铁磁。我们的工作表明晶格畸变可以有效地缓解磁阻挫，这为调节其他3d-5d（4d）双钙钛矿中的复杂磁性提供了另一个维度。
2014-10-16 cond-mat.mtrl-sci
Theory of High T$_c$ Ferrimagnetism in a Multi-orbital Mott Insulator
我们提出了一个模型的多轨道材料Sr $_2$ CrOsO $_6$（SCOO），绝缘体具有显着的磁性和最高的$T_c \simeq 725$ K {\em所有}钙钛矿与净矩。利用从转子平均场理论推导了Mott跃迁的新判据$(\widetilde{U}_{1} \widetilde{U}_{2})^{1/2}>2.5W$，其中$W$是带宽，$\widetilde{U}_{1(2)}$是Cr（Os）上的有效库仑相互作用，包括Hund耦合.我们表明，SCOO是一个莫特绝缘体，大的Cr $\widetilde{U}_{1}$补偿小的Os $\widetilde{U}_{2}$。自旋扇区描述的挫折反铁磁海森堡模型，自然地解释了净力矩所产生的倾斜，也观察到的非单调磁化$M(T)$。我们预测的特征磁结构因子峰，可以探测中子实验。
2013-03-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Possible Half Metallic Antiferromagnetism in a Double Perovskite Material with Strong Spin-Orbit Couplings
采用第一性原理密度泛函方法研究了最近合成的双钙钛矿结构材料Pr $_2$ MgIrO $_6$（PMIO）.计算结果表明，PMIO是一种磁性Mott-Hubbard绝缘体，它受到Ir-5 $d$和Pr-4 $f$电子的自旋轨道耦合（SOC）和库仑相互作用以及晶场的共同作用的影响.当Pr逐渐被Sr取代时，该系统表现出自旋电子学应用所需的半金属（HM）状态。在[Pr $_{2-x}$ Sr $_x$ MgIrO $_6$ ] $_2$中，$x=1$在晶胞中获得了零自旋磁化强度的HM反铁磁性（HMAFM），而$x=0.5$和1.5 HM亚铁磁性（HMFiM）分别在每个晶胞中观察到$μ_{\rm tot}=3μ_{\rm B}$和$μ_{\rm tot}=-3μ_{\rm B}$。强调了费米能级上自旋带和自旋带之间的大的交换分裂使得半金属丰度即使在强SOC下也是可能的。
2014-07-12 cond-mat.mtrl-sci
Room-temperature ferrimagnetism of anti-site-disordered Ca2MnOsO6
发现反位无序钙钛矿Ca 2 MnOsO 6具有室温亚铁磁性，Tc = 305 K。Ca 2 MnOsO 6晶体为正交晶系，空间群为Pnma，其中Mn和Os以相等的比例共享氧配位的八面体位置，但没有明显的有序排列。该材料是具有可变范围跳跃行为的电半导体。X射线吸收光谱证实了三价态的Mn和五价态的Os。X射线磁性圆二色性光谱表明Mn和Os的磁矩是反铁磁性排列的，从而将该材料分类为亚铁磁体，这与能带结构计算一致。令人感兴趣的是，Os的磁信号非常弱，并且观察到的总磁矩主要是由于Mn。Tc = 305 K在所谓的无序铁磁体（例如CaRu 1-xMnxO 3、SrRu 1-xCrxO 3和CaIr 1-xMnxO 3）的材料类别中是第二高的，因此，可以支持自旋电子氧化物的开发，其具有关于磁性离子的反位无序的宽松要求。
2020-03-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Possible ferrimagnetism and ferroelectricity of half-substituted rare-earth titanate: a first-principles study on Y$_{0.5}$La$_{0.5}$TiO$_3$
具有钙钛矿结构的钛酸盐，包括铁电体（例如，BaTiO $_3$）和铁磁材料（例如，YTiO（$_3$）是重要的功能材料。最近的理论研究预测了应变EuTiO $_3$和钛酸盐超晶格中的多铁性态，其中前者已经被实验证实。在这里，第一性原理计算进行调查Y半取代的LaTiO 3的结构，磁性和电子性质。我们的研究结果表明，由于固有的相竞争，Y $_{0.5}$ La $_{0.5}$ TiO $_3$的磁性敏感地依赖于其结构细节。最低能态是铁磁态，导致0.25 $μ_{\rm B}$ /Ti。此外，Y $_{0.5}$ La $_{0.5}$ TiO $_3$的某些构型表现出混合的非正常极化，这可以显著地受到磁性的影响，从而导致多铁性。由于取代的猝灭无序，具有随机A位离子的真正Y $_{0.5}$ La $_{0.5}$ TiO 3材料可能表现出有趣的弛豫行为。
2015-12-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Spontaneous atomic ordering and magnetism in epitaxially stabilized double perovskites
我们研究了脉冲激光沉积La_2CrFeO_6（LCFO）和La_2VMnO_6（LVMO）薄膜中B位过渡金属的原子有序性和磁性。尽管在每种化合物中组成过渡金属的离子特性相似，但获得的最大B-位点顺序令人惊讶地高，LCFO为~90%，LVMO为~80%，这表明在自发有序过程中外延稳定化的重要作用。磁化强度和价态表征表明，两种化合物的磁性基态均为亚铁磁性，饱和磁化强度为~ 2 myuB/分子式，与理论预测的不同。此外，他们被发现是绝缘的光学带隙为1.6 eV和0.9 eV的LCFO和LVMO，分别。我们的研究结果提供了一个广泛的机会，探索新的磁性的二元过渡金属钙钛矿后，有序相的外延稳定。
2012-12-19 cond-mat.mtrl-sci
Exploring Multiferroic Behavior in CaZnFeOsO$_6$: A Novel Layered 3$d$-5$d$ Double Perovskite Compound
本研究通过第一性原理计算预测了新型双钙钛矿CaZnFeOsO$_6$兼具铁电与亚铁磁性，极化强度达16.8 μC/cm²，磁矩约2 μB，但弱自旋轨道耦合导致无显著磁电效应，为多铁性器件应用提供新候选材料。
2024-08-20 cond-mat.mtrl-sci
Inducing Spontaneous Electric Polarizations in Double Perovskite Iodide Superlattices for New Ferroelectric Photovoltaic Materials
在这项工作中，我们使用密度泛函理论计算来证明如何自发电极化的强度可以诱导\textit{via}一个混合不适当的铁电机制碘钙钛矿，一个家庭众所周知的显示太阳能最佳的带隙，创造新的材料的光铁性应用。我们首先使用中心对称的$AB$ I $_3$钙钛矿碘化物（其中$A$ = Cs、Rb、K和$B$ = Sn、Ge）组装三种化学上不同的（$A$ $A^{\prime}$）（$B$ $B^{\prime}$）I $_6$双钙钛矿。在每个超晶格中，我们研究了三种类型的$A$ -和$B$ -网站阳离子排序计划和三种不同的$B$ I $_6$八面体旋转模式的影响。在这27种组合中，我们发现有15种产生极性空间群，并显示范围从0.26到23.33 $μ$ C/cm $^2$的自发电极化的强度。此外，我们发现，一个分层的$A$ -网站/岩盐$B$ -网站的顺序，在存在的$a^0a^0c^+$旋转模式，产生手性的“涡旋状”$A$ -网站的位移模式。然后，我们研究了外延应变对这些系统之一，（CsRb）（SnGe）I $_6$，层状和岩盐有序配置的效果。在这两个阶段中，我们发现强烈的竞争之间的阳离子订购计划，以及在拉伸应变下的自发极化幅度的增强。最后，使用先进的功能，我们表明，这些化合物显示低的带隙范围从0.2至1.3 eV。这些结果表明，阳离子有序化和外延应变是诱导和控制技术上有用的材料家族中的新功能的有…
2018-04-18 cond-mat.mtrl-sci
Spontaneous Octahedral Tilting in the Cubic Inorganic Caesium Halide Perovskites CsSnX$_3$ and CsPbX$_3$ (X = F, Cl, Br, I)
许多钙钛矿结构材料的局部晶体结构偏离平均空间群对称性。我们证明，从晶格动力学计算的基础上量子化学力常数，所有的铯铅和铯锡卤化物钙钛矿表现出振动不稳定性与八面体倾斜在其高温立方相。非谐双阱势被发现在所有的化合物的势垒范围从108至512毫电子伏的带边界声子模式。井深与容差因子和组合物的化学性质相关，但与虚谐波声子频率不成比例。我们提供了定量的热力学驱动力的见解，并区分动态和静态无序的基础上的势能景观。一个积极的带隙变形（光谱蓝移）伴随着结构的扭曲，与理解这些材料的性能在应用领域，包括太阳能电池和发光二极管的影响。
2017-09-14 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic and Electronic Properties of Spin-Orbit Coupled Dirac Electrons on a $(001)$ Thin Film of Double Perovskite Sr$_2$FeMoO$_6$
我们提出了一个相互作用模型的应变$(001)$原子层的电子和磁性行为的Sr $_2$ FeMoO $_6,$，它显示了室温亚铁磁性和磁电阻与潜在的自旋电子学应用在散装。我们发现，在钼4 $d$壳层的强自旋-轨道耦合引起一个强大的亚铁磁态与紧急自旋极化的电子结构组成的平带和四个大规模或无质量的狄拉克色散。基于自旋波理论，我们证明了磁序在很宽的掺杂范围内保持不变，从而有可能探索平带物理，例如电子掺杂Sr $_{2-x}$ La $_{x}$ FeMoO $_6.$中的维格纳结晶
2020-05-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Instability of a ferrimagnetic state of a frustrated S=1/2 Heisenberg antiferromagnet in two dimensions
为了阐明铁氧体的基本磁性-亚铁磁性的不稳定性，对二维S=1/2海森堡反铁磁体进行了数值对角化研究.我们发现，亚铁磁基态在小阻挫时具有自发磁化强度，在一定强度以上的阻挫作用下，自发磁化强度不连续地消失，只有在一定的磁场下才会出现亚铁磁态.我们还发现，当相互作用进一步增加，亚铁磁性消失，即使在磁场。
2015-02-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Sr2CrOsO6: Endpoint of a spin polarized metal-insulator transition by 5d band filling
为了寻找室温下具有高自旋极化率的新型自旋电子材料，我们合成了居里温度为725 K的锇基双钙钛矿材料。我们的综合实验结果证实了存在一个相当大的诱导磁矩在Os网站，支持带结构计算与建议的动能驱动机制亚铁磁性在这些化合物。Sr 2CrOsO 6的有趣特性是，由于5d能带填充，它处于金属-绝缘体转变的终点，同时保持亚铁磁性和高自旋极化。
2007-05-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Carrier Localization and Spontaneous Formation of Two-Dimensional Polarization Domain in Halide Perovskites
本研究通过从头算紧束缚非绝热动力学方法模拟CsPbBr$_3$中载流子的输运与局域化，发现低温下自发形成的二维极化畴能分离电子与空穴，揭示了声子辅助变程跳跃主导低温输运，从而解释了长电子-空穴复合寿命机制。
2025-09-17 cond-mat.mtrl-sci
Nontrivial ferrimagnetism of the Heisenberg model on the Union Jack strip lattice
利用精确对角化和密度矩阵重整化群方法研究了米字旗条晶格上S=1/2反铁磁海森堡模型的基态性质.我们确认了Neel类自旋液体状态和传统的Lieb-Mattis型亚铁磁状态之间的中间磁化状态的区域。在中间态，我们发现自发磁化强度随内部相互作用强度的变化而逐渐变化。此外，在中间磁化状态下，局部磁化明显地显示出具有长距离周期性的无公度调制。这些特征的行为导致的结论，中间磁化状态是非Lieb-Mattis亚铁磁性的。我们还讨论了S=1/2反铁磁海森堡模型在原来的米字格上的基态性质与在我们的条形格上的基态性质之间的关系。
2012-09-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Layer and spontaneous polarizations in perovskite oxides and their interplay in multiferroic bismuth ferrite
本文从现代极化理论统一视角回顾了铁电极化与离子层电荷引起的表面电荷及极化灾难问题，并以 BiFeO3 为例，结合密度泛函计算和电镜分析揭示了其表面电荷自补偿的特殊机制。
2021-02-25 cond-mat.mtrl-sci
Perspective: Dielectric and Ferroic Properties of Halide Perovskite Solar Cells
卤化物钙钛矿半导体对电场的响应方式随时间和长度尺度而变化。我们讨论的微观过程，引起这些材料的宏观极化，范围从光学和振动响应的离子和电子的运输。介电常数的强频率依赖性可以通过将静态介电常数分离成其组成部分来理解，包括由于旋转偶极子引起的取向极化，其将理论与实验观察联系起来。铁电性的有争议的问题得到解决，我们强调最近的进展，在材料和域表征，但强调与隔离自发晶格极化从其他过程，如带电缺陷的形成和运输的挑战。我们的结论是CH $_3$ NH $_3$ PbI $_3$表现出铁弹性驻极体的许多特征，其中自发晶格应变耦合到长寿命的亚稳态极化状态。
2018-12-03 cond-mat.mtrl-sci
Spontaneous flexoelectricity in cubic lead-halide perovskite MAPbBr$_3$
本研究通过光学与电荷输运测量发现，立方 MAPbBr$_3$ 中自发应变畴界面处的局域挠曲电极化是其优异光电性质的微观来源。
2025-03-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Half Metal Transition Driven by Doping Effects in Osmium Double Perovskite
采用第一性原理密度泛函方法研究了新近合成的双钙钛矿结构材料Ca $_2$ FeOsO $_6$.计算结果表明，Ca $_2$ FeOsO $_6$是一种铁磁Mott绝缘体，其形成受到Fe-3 $d$和Os-5 $d$电子的自旋轨道耦合（SOC）、库仑相互作用以及晶场的共同作用.当用Ni代替Fe时，系统表现出自旋电子学应用所期望的半金属（HM）状态。在[Ca $_2$ Fe $_{1-x}$ Ni $_x$ OsO $_6$ ] $_2$中，观察到HM亚铁磁性，对于掺杂率$x=0.5$，每个晶胞具有$μ_{\rm tot}=2μ_{\rm B}$，而对于$x=1$，每个晶胞具有几乎为零的自旋磁化。由于费米能级附近自旋上、自旋下能带之间存在较大的交换劈裂，即使在SOC效应下，半金属度仍能保持。
2014-08-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
First-principles study of ferroelectricity induced by p-d hybridization in ferrimagnetic NiFe2O4
采用广义梯度近似+ Hubbard $U$方法研究了具有四重$P4_122$ ~对称性的NiFe $_2$ O $_4$体材料的亚铁磁性和铁电性.特别注意寻找对磁有序性最有利的构型，并进一步计算可靠的自发电极化的强度。在最稳定构型的优化晶体结构下，获得了沿z方向的自发极化率为23 $μ$ C/cm $^2$，这是由于Fe $^{3+}$阳离子的3d态与氧的2 p态之间的Jahn-Teller效应引起的杂化所致.
2016-03-31 cond-mat.mtrl-sci
Effects of Annealing Conditions on the Microstructure and Magnetic Properties of the Perovskite Manganite, La0.75Sr0.25MnO3
研究了退火条件对锰氧化物La_（0.75）Sr_（0.25）MnO_3庞磁电阻材料的显微结构和磁性能的影响。增加退火温度和退火时间被认为增加了样品内的微晶的尺寸。从Arrott图分析中得到的每分子式单位的自发磁矩和居里温度被观察到依赖于微晶的平均尺寸。
2011-05-13 cond-mat.mtrl-sci
Inorganic photovoltaic cells based on BiFeO3: spontaneous polarization, lattice matching, light polarization and their relationship to photovoltaic performance
无机铁电钙钛矿氧化物比混合钙钛矿更稳定。然而，他们的太阳能收获效率并不那么好。在此，通过构建一系列BiFeO 3基太阳能电池，研究了自发极化、BiFeO 3与电极界面的终止离子种类以及偏振光辐照对光伏性能的影响。本工作是在密度泛函理论和非平衡格林函数理论的框架下，在内建电场或有限偏压下进行的。结果表明：1.光电流仅在合适的电子带隙下才较大，而不是在较大的自发极化下较大; 2.在Bi离子终止的界面上的光电流比Fe离子或O离子终止的界面上的光电流大; 3.如果单色光的偏振方向垂直于自发偏振方向，则光电流可以大大增强。这一结果加深了对BiFeO_3基太阳电池某些实验结果的理解。
2020-02-29 cond-mat.mtrl-sci
Piezoelectric properties of II-IV/I-V and II-IV/III-III ferroelectric perovskite superlattices
从第一性原理出发，研究了具有极性不连续的11种铁电钙钛矿超晶格中高对称性$P4mm$极性相的稳定性。在大多数超晶格中，该相表现出铁电或反铁畸变不稳定性，或两者兼而有之。计算了这些超晶格的基态结构和亚稳相的结构，计算了超晶格的自发极化和压电性质。在某些超晶格中出现的高压电系数（高达150-270 pC/N）与应变诱导的原胞中某些原子团的局部重排有关。
2021-09-02 cond-mat.mtrl-sci
Photoferroelectric and Photopiezoelectric Properties of Organometal Halide Perovskites
压电体在各种应用中起着关键作用。有机卤化物钙钛矿（OMHP）中与分子阳离子相关的永久偶极子可能导致自发极化，从而产生压电性。本文采用密度泛函理论研究了有机金属纳米复合材料的压电性能。我们发现，压电系数敏感地依赖于分子的有序性，并且实验观察到的光增强的压电性是由于非极性到极性的结构转变。通过比较$ABX_3$结构中不同原子取代的OMHP，我们发现$B$ -位阳离子的位移几乎贡献了所有的压电响应，并且OMHP中$A$ - $X$氢键和$B$ - $X$金属卤化物键之间的竞争控制了OMHP的压电性能。这些结果突出了OMHP架构的潜力，用于设计新的功能性光铁电体和压电体。
2015-12-16 cond-mat.mtrl-sci
Structural and ferroelectric properties of perovskite Pb(1-x)(K0.5Sm0.5)xTiO3 ceramics
在钙钛矿型钛酸盐中，PbTiO 3具有最高的四方畸变（c/a=1.064）和最高的自发极化。但是，它是危险的，因此需要通过替代或减少Pb含量来减少Pb含量以用于应用中。采用溶胶-凝胶法合成了Pb（1-x）（K0.5Sm0.5）xTiO 3（0 &x&0.5）钙钛矿粉体，其中Pb 2+被K+10.5Sm+30.5（等效电荷和可比离子半径）取代，为研究结构和电学性能的变化提供了一个很好的替代模型。振动性能和介电性能的修改与替代。极性四方相到近非极性立方相的相变随着取代的降低而降低到较低的温度，这是由于取代降低了晶格应变。铁电性甚至在x=0.5时也保持不变，这使得该材料具有近立方相，并在技术上具有重要意义。
2017-03-03 cond-mat.mtrl-sci
SAM Molecular Stacking with Heterogeneous Orientationfor High-Performance Perovskite Photovoltaics
Soochow University（苏州大学）；Shanghai Advanced Research Institute, Shanghai Institute of Applied Physics Chinese Academy of Sciences（中国科学院上海应用物理研究所上海先进研究院）；Marmara University（马尔马拉大学）；S.U. Umarov Physical-Technical Institute of the National Academy of Sciences of Tajikistan（塔吉克斯坦国家科学院S.U.乌马罗夫物理技术研究所）
本研究通过热蒸发SAM薄膜实现异质分子取向，形成分子排列梯度，从而提升空穴传输效率，为高效率钙钛矿光伏器件商业化提供新路径。
2026-03-23 cond-mat.mtrl-sci
Turning ABO$_3$ antiferroelectrics into ferroelectrics: Design rules for practical rotation-driven ferroelectricity in double perovskites and A$_3$B$_2$O$_7$ Ruddlesden-Popper compounds
铁系过渡金属氧化物，其表现出自发的弹性、电、磁或环形有序，表现出可用于超稳定固态存储器、传感器和医学成像技术的功能性质。为了实现多功能的行为，其中一个序参量可以耦合到另一个序参量的共轭场，然而，需要一个共同的微观起源的长程序。在这里，我们制定了一个完整的理论，一种新的形式的铁电性，从而自发和可切换的极化出现的反铁电状态由于八面体旋转和有序的阳离子亚晶格的破坏。然后，我们构建了一个材料设计框架的基础上，晶体化学描述符植根于群论，这使得人工氧化物的设计与大电极化的强度，P，同时与小的能量转换障碍之间的+P和-P。我们验证了理论与第一原理密度泛函计算超过16钙钛矿结构的氧化物，说明它可以在显示二维或三维角连接的八面体骨架的任何材料类别中起作用。我们显示的原则，管理材料选择的“分层”系统起源于晶格动力学的A阳离子位移稳定的普遍BO $_6$旋转的单相ABO $_3$材料，其中后者的扭曲管理的光学带隙，磁序和临界转变温度。我们的方法提供了难以捉摸的路线，最终多功能性的财产控制的外部电场。
2014-12-02 cond-mat.mtrl-sci
Octahedral rotation-induced ferroelectricity in cation ordered perovskites
对电场可调的电、磁和轨道（EMO）材料的日益增长的需求重新引起了人们对复杂钙钛矿氧化物中的铁电性及其与EMO性质的耦合的兴趣。实现自发极化的历史设计策略涉及二阶Jahn-Teller（SOJT）活性阳离子的掺入。然而，挑战在于，这种机制仅限于特定的化学物质，并且所产生的极性畸变在很大程度上与EMO特性无关，从而限制了它们作为场可调谐多功能技术材料的用途。在这里，我们报告的晶体化学标准，绕过这些限制，并使新材料的合理设计显示八面体旋转诱导铁电性-一种创新的路线，实现电极化的强度，而不需要SOJT阳离子-从非极性积木。该策略利用了中心八面体旋转模式，其强烈耦合到EMO性质，以及在非极性$AB$ O $_3$钙钛矿中通常观察到的阳离子排序。通过将可切换的电极化的强度与过渡金属氧八面体的连接性结合，可以对材料性质进行电场控制。
2012-04-11 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
Ferromagnetic metallic Sr-rich Ln$_{1/2}$A$_{1/2}$CoO$_3$ cobaltites with spontaneous spin rotation
Pr $_{0.50}$ Sr $_{0.5}$ 0 CoO $_3$钙钛矿在其余铁磁/金属Ln $_{0.50}$ Sr $_{0.50}$ CoO $_3$化合物中表现出独特的磁结构性质。突然的正交-四方（Imma $\to$ I4/mcm）结构转变产生了与温度和外部磁场相关的不寻常的磁性行为。特别是，对称性的变化是负责在这种金属氧化物中的自发自旋旋转。我们研究了半掺杂Ln $_{0.50}$（Sr $_{1-x}$ A $_x$）$_{0.50}$ CoO $_3$钴酸盐，改变A位阳离子（二价阳离子和镧系元素）的离子半径rA，以完成T-rA相图。研究了结构畸变和A阳离子尺寸对金属态自旋自发重取向的影响。由于磁化强度的重新取向是由温度引起的正交畸变的崩溃驱动的，结构对称性的仔细调查提出了不同的富锶半掺杂钴酸盐的结构畸变的组成和温度的变化。这些钙钛矿的相图中的区域，其中磁对称性的相位Fm ′ m ′ m取代Im ′ m ′ a对称性的相位，在铁磁/金属钴矿的这个家族中确定。在该区域中，磁化方向在a-b平面内相对于第二平面旋转了45度。
2021-03-09 cond-mat.mtrl-sci
Unusual Exchange Bias Associated with Phase Separation in Perovskite Cobaltites
我们报告的观察不寻常的交换偏置现象，在掺杂的钙钛矿钴酸盐La_{1-x} Sr_{x} CoO_{3}（x = 0.15，0.18，和0.30），其中一个自发的相分离成嵌入在一个非铁磁基质的铁磁簇发生。当La_{1-x} Sr_{x} CoO_{3}样品在静态磁场中冷却通过冻结温度时，磁化磁滞回线表现出交换偏置，即，环移动到负磁场并且磁化变得不对称。当测量磁场足够大时，交换偏置消失。这些结果表明，在自发相分离系统中的本征相不均匀性可能会导致场冷却后的界面交换各向异性。强磁场中交换偏置的减小归因于铁磁区随磁场增大而扩展。
2005-05-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Charge disproportionation driven polar magnetic metallic double-layered perovskite Sr$_3$Co$_2$O$_7$
本研究基于第一性原理计算，揭示了极性磁性金属Sr$_3$Co$_2$O$_7$中由Co离子电荷歧化及特定轨道反转配体场分裂共同驱动金属铁电性的机制，为实现极性磁性金属提供了新设计原则。
2025-11-03 cond-mat.mtrl-sci
Polarization-Magnetization Coupling in Visible Light Ferroelectric Double Perovskites
本文提出KLaFeMoO₆和NaLaFeMoO₆两种A/A′有序双钙钛矿作为单相铁电光伏材料，通过第一性原理与AIMD模拟揭示其P2₁对称性、约1.8 eV可见光带隙及室温以上极化-磁化耦合翻转特性。
2025-11-10 cond-mat.mtrl-sci
Origins of multi-sublattice magnetism and superexchange interactions in double-double perovskite CaMnCrSbO6
我们利用密度泛函理论、Wannier函数分析和平均场计算对双-双钙钛矿化合物CaMnCrSbO_{6}进行了研究。晶胞中晶体学上不等价的Mn原子具有四面体和平面氧配位（标记为Mn（1）和Mn（2）），而Cr原子位于扭曲氧八面体的中心。虽然体磁化强度和中子衍射表明Mn ~（2+）和Cr ~（3+）自旋之间存在简单的亚铁磁序（T_C=49 K），但交换作用比从两个亚晶格磁系统中预期的要复杂得多。电子结构的计算结果表明，即使在没有Hubbard U的情况下，也存在铁磁绝缘基态。Mn（1）-O-Mn（2）（面外和面内）、Mn（1）-O-Cr和Mn（2）-O-Cr超交换作用是反铁磁性的，而Cr-O-O-Cr超交换作用是铁磁性的。Mn（2）-O-Cr超交换比Mn（1）-O-Cr超交换弱，因此有效地导致亚铁磁性。从一个简单的三格点哈伯德模型出发，导出了反铁磁超交换强度J_AFM和弱铁磁J_FM的表达式。JAFM对各种超交换相互作用的相对强度与DFT结果一致。根据四位哈伯德模型推导出的Cr-O-O-Cr超超交换强度（J_SS）的表达式预测了铁磁交换，与密度泛函理论一致。最后，我们的平均场计算表明，Mn ~（2+）自旋的四个磁子格和Cr ~（3+）自旋的单个磁子格的T_C得到了很大的改善，而简单的两个磁子格的T_C得到了很大的提高。
2022-06-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Epitaxial growth and magnetic properties of Sr2CrReO6 thin films
双钙钛矿Sr 2CrReO 6是自旋电子学的一种有趣的材料，显示亚铁磁性高达635 K，预测的高自旋极化率约为86%。采用脉冲激光沉积法在（001）取向的SrTiO 3衬底上制备了Sr 2CrReO 6外延薄膜。通过在6.6x10-4 mbar的纯O2中在700 ° C的衬底温度下生长获得具有最佳晶体学和磁性的相纯薄膜。薄膜是c轴取向的，相干应变，并显示出小于20%的反位缺陷。磁化曲线显示出每分子式单位0.8 μ B的高饱和磁化强度和1.1 T的高磁化率，以及强磁各向异性。
2009-01-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Near-room-temperature magnetoelectric coupling engineered through inversion-breaking tilts in a bulk perovskite polytype
University of Warwick（华威大学）；Luxembourg Institute of Science and Technology（卢森堡科学技术研究所）；Rutherford Appleton Laboratory（鲁瑟福阿普尔顿实验室）；Durham University（杜伦大学）
本研究通过对称性引导设计，在六方多型体AMnO3中利用反转对称性破缺刚性单元模式同时产生极化和铁磁序，实现了近室温磁电耦合。
2026-06-05 cond-mat.mtrl-sci
First-Principles Property Assessment of Hybrid Formate Perovskites
本文采用基于密度泛函理论的第一性原理模拟，系统评估29种杂化甲酸盐钙钛矿的结构、力学、介电、压电与铁电性质，并预测若干新材料。
2023-06-02 cond-mat.mtrl-sci
Lattice dynamics and ferroelectric properties of the nitride perovskite ${\mathrm{LaWN}}_{3}$
本研究通过第一性原理计算揭示氮化物钙钛矿LaWN$_3$的基态结构为$R3c$相，具有约61 $\mu$C/cm$^2$的大自发极化和1.72 eV带隙，是铁电存储与光伏领域的优异候选材料。
2023-04-28 cond-mat.mtrl-sci
Two-dimensional Peierls instability via zone boundary Dirac line nodes in layered perovskite oxides
费米面拓扑结构和电子关联的相互作用是巡游电子系统中自发对称性破缺的重要组成部分。在一维半填充系统中，固有的费米面嵌套使得几何不变的金属态不稳定，称为Peierls不稳定性。然而，将佩尔斯不稳定性的范围扩展到二维（2D）或三维（3D）并不简单，因为更高维度的费米表面通常不是嵌套的。在这项工作中，我们表明，一个完美的嵌套费米面可以实现在一类二维钙钛矿氧化物，引起二维Peierls不稳定性。在这里的核心作用是由两个正交的滑移镜诱导的氧八面体的旋转保护的区域边界狄拉克线节点（DLN）。特别是在八面体旋转的临界角处，区界DLN发生突变，导致磁化率的几何发散。我们提出了2D Peierls不稳定性驱动的无色散DLN的自发对称性破缺在各种层状钙钛矿氧化物，包括反铁磁性的Sr $_2$ IrO $_4$的主要机制。作为二维Peierls不稳定性的一个明显特征，我们预测Sr $_2$ IrO $_4$中的磁畴壁具有局域孤子模。
2019-02-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Anion order and spontaneous polarization in LaTiO\textsubscript{2}N oxynitride thin films
钙钛矿型氧氮化物LaTiO \textsubscript{2} N是一种很有前途的可见光光催化分解水的材料。实现这种材料和类似材料的更高效率的障碍之一源于电荷载流子复合，其可以被极性材料中的内置电场抑制。在本研究中，我们利用密度泛函理论研究了外延应变LaTiO \textsubscript{2} N薄膜的自发极化。研究了外延应变对负离子有序度、面外极化、极化反转能垒和相应矫顽场的影响。我们发现，当压应变大于4%时，晶体中稳定的阴离子有序沿面外方向是极性的，并且具有与其它可开关铁电体相当的矫顽场.我们的结果表明，应变LaTiO \textsubscript{2} N确实可以抑制载流子复合并导致光催化活性增强。
2017-09-30 cond-mat.mtrl-sci
Dielectric properties and spin-phonon coupling in multiferroic double perovskite Bi$_2$CoMnO$_6$
采用广义梯度近似加Hubbard U方法对双钙钛矿结构Bi $_2$ CoMnO $_6$在非中心对称极性态下的电子结构进行了第一性原理计算.我们发现当Co处于高自旋态时，Mn处于中间自旋态。计算的动力学电荷张量是各向异性的，反映了化合物的低对称性结构。磁结构相关的声子频率表明自旋-声子耦合的存在。利用Berry相方法，我们得到了5.88 $μC/cm^2$的自发电子极化率，这接近于类似化合物Bi $_2$ NiMnO $_6$的实验值。
2010-10-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
DFT-based insight into finite-temperature properties of ferroelectric perovskites with lone-pair: the case of CsGeX$_3$ (X=Cl, Br, I)
本研究以CsGeX$_3$为对象，基于DFT与杂化泛函参数化有效哈密顿量，模拟其有限温度铁电性质并解释极化反转及矫顽场高估机制。
2025-06-15 cond-mat.mtrl-sci
Antisite disorder driven spontaneous exchange bias effect in La2-xSrxCoMnO6 (0<x<1)
在钙钛矿晶格中通过二价碱土金属离子在稀土位置的掺杂已经见证了具有空间相关的电荷、自旋和轨道自由度的各种磁性和电子顺序。本文报道了在La_（2-x）Sr_xCoMnO_（6）（0 < x < 1）双钙钛矿中，空穴载流子（Sr ~（2+））掺杂引起的反位无序驱动的自发交换偏置效应。X射线衍射和拉曼光谱已经证明了随着Sr含量的增加而增加的无序度，直到x = 0.5，从而从x = 0.5降低到1。X射线吸收光谱表明，只有Co是存在于混合价的Co 2+和Co 3+状态与Sr掺杂，以补偿电荷中性。磁输运与反位无序的增加密切相关。B位的反位无序通过引入各种磁相互作用而中断了长程铁磁有序，并随着温度的降低而引发重入玻璃动力学、相分离和倾斜型反铁磁行为。这导致了具有单向各向异性的新型磁性微结构，其引起自发的交换偏置效应，该效应可以随着反位无序的量进行调谐。
2015-08-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Atomistic study of finite temperature properties in ferroelectric BiAlO$_3$
Indian Institute of Technology（印度理工学院）；University of South Florida（南佛罗里达大学）
为寻找重要无铅钙钛矿，开发基于第一性原理的原子模型预测BiAlO₃特性。与实验一致，模拟得出其室温自发极化和居里温度，揭示铁电与反铁畸变模式耦合及压力对应力的影响。
2026-07-07 cond-mat.mtrl-sci
Tuning the Ferroelectric Polarization in $AA^{\prime}$MnWO$_6$ Double Perovskites through $A$ Cation Substitution
最近的实验和理论工作表明，双钙钛矿NaLaMnWO $_6$由于Mn $d$状态而表现出反铁磁有序，并且计算研究进一步预测其由于铁电性的不适当机制而表现出自发电极化[King \textit{et al., Phys.\ Rev.\ B}，2009，\textbf{79}，224428; Fukushima \textit{et al., Phys.\ Chem.\ Chem.\ Phys.}，2011，\textbf{13}，12186]，这使其成为候选的多铁性材料。使用第一性原理密度泛函计算，我们调查九个同构和等价的$AA^{\prime}$ MnWO $_6$双钙钛矿（$A$ =钠，钾，和Rb; $A^{\prime}$ =镧，钕，和Y）的目的是阐明晶体化学准则，描述如何通过化学取代的$A$ -网站，同时保持长程磁序增强的电极化的幅度。我们发现，在使$A$和$A^{\prime}$阳离子的离子尺寸差异最大化的化合物中，电极化可以增强高达150\%。通过检查的公差因子，键价，和结构的扭曲（描述的适应性模式）的9种化合物，我们确定的原子尺度的功能，是强烈相关的离子和电子的贡献电极化。我们还发现，每个化合物表现出一个纯粹的电子剩余极化，即使在没有一个displacive极性模式。这里提出的分析和设计策略可以进一步扩展到该家族的其他成员（$B$ =Fe，Co等），并且该机制的不适当的…
2014-11-25 cond-mat.mtrl-sci
Above Room-Temperature Phase Transition in Helicoidal 2D Halide Perovskite Enables Pyro-Phototronic Control
Institute of Nano Science and Technology（印度纳米科学与技术研究所）；Indian Institute of Technology Bombay（印度孟买理工学院）；Indian Institute of Technology, Kharagpur（印度卡拉格普尔理工学院）
本文合成了新型无铅螺旋结构二维卤化物钙钛矿，其相变温度达412 K，可实现60 nA热释光电子电流，通过PFM证实极化畴可由光调控，为相关器件应用提供新途径。
2026-08-28 cond-mat.mtrl-sci
Training-induced inversion of spontaneous exchange bias field on La1.5Ca0.5CoMnO6
本文报道了La_（1.5）Ca_（0.5）CoMnO_6双钙钛矿的合成、结构、电子和磁性。这是一种再入自旋团簇材料，当它在零磁场中从未磁化状态冷却到低温时，表现出不可忽略的负交换偏置效应。X射线粉末衍射、X射线光电子能谱学和磁测量结果表明，Co位存在混合价态，导致磁界面处的竞争磁相和未补偿自旋。我们比较了钙掺杂材料的结果与那些报道的掺杂化合物La1.5Sr0.5CoMnO6，并讨论了前者在其结构和磁特性方面观察到的自发交换偏置效应小得多。对于La1.5Ca0.5CoMnO6，当进行连续的磁化循环时，自发交换偏置场从第一次测量到第二次测量将其符号从负反转为正。我们讨论了这种行为的基础上的无序在磁性界面，相关的玻璃相的存在下。该化合物还表现出大的常规交换偏置，对于连续的循环，交换偏置场没有符号反转。
2017-01-12 cond-mat.mtrl-sci
Griffiths phase and spontaneous exchange bias in La$_{1.5}$Sr$_{0.5}$CoMn$_{0.5}$Fe$_{0.5}$O$_{6}$
采用固相反应法制备了La $_{1.5}$ Sr $_{0.5}$ CoMn $_{0.5}$ Fe $_{0.5}$ O $_{6}$（LSCMFO）化合物，并对其结构、电子和磁性进行了研究。该材料的形式在菱形$R\bar{3}c$结构，和不同的磁相互作用的存在下，导致形成的格里菲斯相以上的FM转变温度（150 K），可能与小短程铁磁簇的成核。在低温下，出现自旋玻璃状相，并且系统表现出常规和自发交换偏置（EB）效应。这些结果与La $_{1.5}$ Sr $_{0.5}$ CoMnO $_{6}$的结果相似，但与Fe部分取代La $_{1.5}$ Sr $_{0.5}$（Co $_{1-x}$ Fe $_{x}$）MnO $_{6}$中的Co时的结果不同，后者在更宽的温度范围内观察到EB效应。LSCMFO观察到的单向各向异性进行了讨论，并与那些类似的双钙钛矿化合物进行了比较，从其结构和电子性质方面进行了合理的解释。
2020-10-21 cond-mat.mtrl-sci
Piezoelectric properties of ferroelectric perovskite superlattices with polar discontinuity
利用密度泛函理论，从第一性原理出发，研究了17种极性不连续的短周期铁电钙钛矿超晶格中高对称性$P4mm$极性相的稳定性.结果表明，在大多数超晶格中，该相表现出铁电不稳定性或反铁电畸变不稳定性，或两者兼而有之。对于每个超晶格，基态结构，可能的亚稳相的结构，自发极化，和压电性能进行了计算。比较了具有极性间断的超晶格、对称性破缺的超晶格和没有极性间断的普通超晶格的性质。结果表明，某些极性不连续超晶格的高压电系数（可达150- 270 pC/N）是由于在外加应变的影响下出现了强的晶格畸变，这种畸变的对称性遵循基态结构的低极性声子模的对称性。
2020-12-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Atomistic origins of high-performance in hybrid halide perovskite solar cells
有机金属钙钛矿太阳能电池的性能已经迅速超过了传统的染料敏化和有机光致发光。高功率转换效率可以在介孔和薄膜器件架构中实现。我们解决了这一成功的起源的背景下，材料化学和物理的大块钙钛矿所描述的电子结构计算。除了对于高效光伏器件必不可少的基本光电性质（光谱上合适的带隙、高光学吸收、低载流子有效质量）之外，材料在结构和组成上是柔性的。正如我们所展示的，混合钙钛矿表现出自发的电极化，我们还提出了通过明智地选择有机阳离子来调节的方法。铁电畴的存在将导致内部结，其可有助于光激发的电子和空穴对的分离，并通过载流子的分离减少复合。高介电常数和低有效质量的组合促进了Wannier-Mott激子分离和施主和受主缺陷的有效电离。在纳米结构薄膜中可以利用光铁性效应来产生更高的开路电压，并且可能有助于在钙钛矿太阳能电池中观察到的电流-电压滞后。
2014-04-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Multiferroicity and hydrogen-bond ordering in (C2H5NH3)2CuCl4 featuring dominant ferromagnetic interactions
我们证明，乙基铵氯化铜，（C2 H5 NH3）2CuCl 4，混合钙钛矿家族的成员是一个电极性和磁性的化合物与周围的居里点（247 K）的介电异常。我们已经发现，在此点以下的大的自发电极化的强度伴随着样品中的颜色变化。该系统也是铁电的，具有与经典铁电化合物相当的大剩余极化（37μC/cm 2）。这些结果归因于有机链的氢键有序。铁电性和占主导地位的铁磁相互作用的共存允许将样品与一组罕见的磁性多铁性化合物相关联。在这种混合钙钛矿中，容易调节的有机结构单元与3d过渡金属层结合的潜在氢键为设计多功能多铁性材料提供了一条新兴的途径。
2010-07-01 cond-mat.mtrl-sci
