The influence of elastic strain gradient on the upper limit of flexocoupling strength, spatially-modulated phases and soft phonon dispersion in ferroics
在Landau-Ginzburg-Devonshire（LGD）理论的框架下，研究了在方形弹性应变梯度存在下，序参量和弹性应变梯度之间的挠曲耦合对具有公度和非公度长程有序相的铁电体中空间调制相（SMP）稳定性的作用.对于任意应变梯度，自由能稳定性要求有平方弹性应变梯度。得到的解析表达式表明，静态体挠曲电效应强度的大小的基本上限，由Yudin和Tagantsev建立的平方弹性应变梯度和高阶梯度项下的情况下，应被取代的挠曲电耦合强度的梯度项的存在下的温度依赖性条件。此外，我们建立了SMP出现，并成为稳定的公度铁电体，如果flexocoupling常数超过临界值，定义的约化温度，应变和序参量梯度常数，收缩和膨胀系数在LGD功能。我们计算的软声子色散铁性材料的公度和非公度的长程有序相允许平方弹性应变梯度，以及静态和动态flexocoupling。结果表明，光模的色散对弯曲耦合的影响较小，而声模的色散对耦合强度的影响较大。结果表明，随着弯曲耦合常数的变化，光模和声模的色散出现了非平凡的差异。
2016-06-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectricity in [111]-oriented epitaxially strained SrTiO$_3$ from first principles
利用第一性原理密度泛函理论计算研究了双轴应变对[111]取向SrTiO $_3$低温结构和铁电性能的影响。我们发现，[111]双轴应变，可实现沿[111]方向的相干外延生长，诱导结构的扭曲SrTiO $_3$，不存在于无论是散装或[001]取向的SrTiO $_3$。在[111]双轴应变下，SrTiO $_3$在拉伸应变下表现出铁电性，在压缩应变下表现出顺电性。我们计算了SrTiO $_3$的声子谱和宏观极化随[111]双轴应变的变化，并将我们的结果与Pertsev，Tagantsev和Setter [Phys.Rev.B61，825（2000）; Phys.Rev.B65，219901（2002）]的自由能唯象模型的预测相关联。
2019-03-13 cond-mat.mtrl-sci
Tensile strain induced changes in the optical spectra of SrTiO3 epitaxial thin films
以KTaO 3（100）单晶衬底上13 nm厚的SrTiO 3薄膜为例，研究了双轴拉伸应变对超薄外延薄膜光学功能和带边跃迁的影响。光学功能由椭圆偏振光谱技术测定。结果发现，拉伸应变的结果在低能量的带隙光学跃迁到更高的能量和降低在可见光区的折射率的移动。应变SrTiO 3薄膜和同质外延无应变SrTiO 3：Cr（0.01% at.）沉积在SrTiO 3（100）单晶衬底上的薄膜表明，这种变化与工艺缺陷或厚度减小无关。所观察到的效果是连接在最低的导电和顶部的价带，这是由于在拉伸应变诱导的超薄外延SrTiO 3膜的面内晶格常数和/或极性相的发病增加的变化。
2009-11-23 cond-mat.mtrl-sci
Strain-induced large spin splitting and persistent spin helix at LaAlO$_3$/SrTiO$_3$ interface
采用第一性原理计算，从自旋轨道耦合系数$α$和自旋织构两个方面研究了拉应变对LaAlO $_3$ /SrTiO $_3$ n型界面自旋劈裂的影响.结果表明，$α$的自旋寿命受拉伸应变的控制，当拉伸应变为7%时，$α$的自旋寿命提高了5倍，拉伸应变的作用导致了自旋螺旋的持续存在.这些结果支持LaAlO $_3$ /SrTiO $_3$的应变效应对于诸如自旋FET和自旋-电荷转换的各种应用是重要的。
2017-09-30 cond-mat.mtrl-sci
In-situ Straining of Epitaxial Freestanding Ferroic Films by a MEMS Device
Paul Scherrer Institut（保罗谢勒研究所）；Max Born Institute for Nonlinear Optics and Short Pulse Spectroscopy（马克斯·玻恩非线性光学与超快光谱研究所）；Politecnico di Milano（米兰理工大学）；Laboratory for Mesoscopic Systems, Department of Materials, ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院材料系介观系统实验室）；National Cheng Kung University（国立成功大学）；Center for Quantum Frontiers of Research & Technology (QFort), National Cheng Kung University（国立成功大学量子前沿研究与技术中心）
研究通过MEMS装置对自支撑铁电薄膜施加可控应变，以调控铁电/自旋环形构型，探索应变对材料物理性质的影响。
2026-04-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
ab initio Study of Strain-Induced Ferroelectricity in SrTiO3
用第一性原理结构优化技术研究了自支撑和面内应变SrTiO 3的带中心畸变的总能量表面上的谷线[Jpn. J. Appl.Phys.vol.43（2004），p.6785]。数值计算的结果证实，铁电性诱导，居里温度增加，通过施加双轴压缩或拉伸应变。沿着失真，软，硬模式之间的强非线性耦合被证明。
2005-06-09 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio study of the strain dependence of thermopower in electron-doped SrTiO$_3$
在本文中，我们探讨了不同的机制，影响带绝缘钙钛矿（在这种情况下，SrTiO $_3$）的热电势时，受到应变（压缩或拉伸）。我们分析了高温下的熵控制极限和低温下的能量输运机制。我们观察到，在高温塞贝克系数的应变的效果是小的热电应用感兴趣的浓度水平。然而，有效质量随应变而显著变化，这产生与应变产生的简并破碎相反的效果。特别是，我们发现，热电势可以通过施加拉伸应变在适当的制度。我们的结论是，由于带分裂的热电势应变的不利影响是一个轻微的影响，不会妨碍优化的热电性能的氧化物与t $_{2g}$ -活性带通过施加应变。
2016-06-14 cond-mat.mtrl-sci
Chiral soft mode transition driven by strain in ferroelectric bubble domains
Luxembourg Institute of Science and Technology (LIST)（卢森堡科学与技术研究所）；University of Luxembourg（卢森堡大学）
本文通过第二性原理原子模拟发现铁电泡畴在外延应变下发生手性软模相变，并伴随拓扑性质改变，为手性作为固体铁性序提供了范例。
2025-10-20 cond-mat.mtrl-sci
Giant periodic pseudo-magnetic fields in strained kagome magnet FeSn epitaxial films on SrTiO$_3$(111) substrate
量子材料，特别是具有线性色散带的狄拉克材料，可以通过导致强烈调制其电子性质的伪磁场的应变诱导的晶格畸变来有效地调谐。在这里，我们通过分子束外延在SrTiO $_3$（111）衬底上生长由交替堆叠的Sn $_2$蜂窝（锡烯）和Fe $_3$ Sn kagome层组成的可果梅磁体FeSn膜。使用扫描隧道显微镜/光谱，我们表明，锡蜂窝层可以周期性地变形的外延应变膜厚度低于10 nm，导致微分电导峰与朗道产生的伪磁场大于1000 T的水平一致。我们的研究结果表明，应变工程的拓扑磁体在纳米尺度上的电子特性的可行性。
2023-03-10 cond-mat.mtrl-sci
Strain gradient induced polarization in SrTiO3 single crystals
压电性仅在非中心对称材料中是固有的，但如果受到不均匀变形，也可以在中心对称晶体中获得压电响应。这种现象被称为挠曲电，影响绝缘体的功能特性，特别是高介电常数材料的薄膜。我们测量了顺电SrTiO $_3$单晶中的应变梯度诱导极化作为温度和取向的函数，并低于105 K的相变。估计得到的挠曲电张量的所有组件，并基于这些计算表明，在SrTiO $_3$中的缺陷周围的局部极化可能超过最大的铁电极化。在相变下方检测到的挠曲电响应的符号反转表明SrTiO $_3$的铁弹畴壁可能是极性的。
2007-10-22 cond-mat.mtrl-sci
Tuning oxygen vacancy diffusion through strain in SrTiO$_3$ thin films
了解在不同的外部刺激下的氧化物中的氧空位的扩散是至关重要的离子基电子器件的设计，提高催化性能等。在这篇手稿中，使用由AFM针尖产生的外部电场，我们得到了室温下的氧空位在薄膜中的扩散系数的SrTiO $_3$在压缩/拉伸外延应变。拉伸应变产生的扩散系数的大幅增加，促进通过膜的空位的流动性。此外，针尖偏压，脉冲时间，和温度上的局部浓度的空位的影响进行了研究。这些是在基于离子的忆阻器件中的非易失性状态的产生和稳定中的重要控制参数。我们的研究结果表明，在薄膜氧化物中的氧空位迁移的控制所发挥的关键作用的应变。
2018-07-03 cond-mat.mtrl-sci
Strain-Induced Room-Temperature Ferroelectricity in SrTiO$_3$ Membranes
复合氧化物异质外延的进展突出了利用应变工程通过晶格失配来控制薄膜异质结构中的铁电性的巨大潜力。然而，这种方法缺乏产生大的和连续可变的应变状态的能力，从而限制了设计和调节铁电膜的期望性质的潜力。在这里，我们观察和探索动态应变诱导铁电性SrTiO $_3$层压独立的氧化膜上的可拉伸的聚合物衬底。利用扫描探针显微镜，光学二次谐波产生测量和原子模型的组合，我们证明了强大的室温铁电性在SrTiO $_3$与2.0%的单轴拉伸应变，证实了180°铁电畴和400 K的外推转变温度的显着特征。我们的工作揭示了利用氧化物膜在环境友好的无铅氧化物中产生和增强铁电性的巨大潜力，这对非易失性存储器和微波电子学等应用具有很大的希望。
2020-05-18 cond-mat.mtrl-sci
Direct Imaging of Submicron Scale Defect-induced Birefringence in SrTiO$_{3}$ Bicrystals
使用近场扫描光学显微镜能够定量偏振，我们映射的各向异性应变场与个别亚微米缺陷附近的SrTiO $_{3}$双晶的融合边界。许多缺陷表现出意想不到的螺旋形应变模式，其旋向性被认为是与双晶合成过程。这些缺陷引起的应变场的直接观察有助于解释以前观察到的非均匀性的高温超导体晶界上的SrTiO $_{3}$双晶结的特性。
1998-02-04 cond-mat.mtrl-sci
A spin glass perspective on ferroic glasses
一系列铁性玻璃，磁性，极性，弛豫和应变玻璃，被认为是一起从自旋玻璃的角度。简单的数学建模提供了一个可能的概念统一，以支持相似的实验观察，而不考虑所有可能的复杂性和替代品。
2014-04-23 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Interplay of couplings between antiferrodistortive, ferroelectric, and strain degrees of freedom in monodomain PbTiO$_{3}$/SrTiO$_{3}$ superlattices
本文报道了单畴（PbTiO $_{3}$）$_{n}$ /（SrTiO $_{3}$）$_{n}$超晶格中外延应变、极化和氧八面体旋转之间耦合的第一性原理计算。我们展示了如何（i）的外延应变和（ii）的静电条件之间的相互作用，可以用来控制系统的主轴方向。在界面处的静电约束有利于极化的旋转，因此，我们预测在外延应变小于那些将需要考虑应变效应的大的压电响应。此外，铁电（FE）和反铁畸变（AFD）模式是强耦合的。由于FE-AFD耦合产生的能量增益随着超晶格的周期性而减小，对于$n \ge 3$来说可以忽略不计。
2011-11-18 cond-mat.mtrl-sci
Strain-induced topological phase transition at (111) SrTiO$_3$-based heterostructures
在（111）SrTiO $_3$基异质结界面处的准二维电子气由多带紧束缚模型描述，该模型提供的低能电子带与光电子发射实验相一致.我们分析了自旋轨道耦合和三角晶场效应的作用。我们指出，存在一个政权与相当大的应变，能带结构表现出狄拉克锥的功能是一致的\textit{ab-initio}的方法。自旋-轨道耦合和三角应变的综合效应在布里渊区产生了非平凡的自旋和轨道角动量模式，并通过在狄拉克锥处打开一个能隙而产生量子自旋霍尔效应。该系统可以从导电切换到拓扑绝缘状态\textit{via}修改三角形应变的参数范围内，估计是实验上可实现的。
2021-09-23 cond-mat.mtrl-sci
"Annular" ferroelectric domains in hexagonal manganites
铁电畴的结构特征对于理解铁电材料的微观结构和物理性质具有重要意义，对于信息存储和电子开关也具有重要的技术意义。有三种众所周知的铁电有序形式分别与自发磁化、电极化的强度和自发应变相关。铁电性通常伴随着铁弹性应变，因此铁电畴倾向于形成简单的细长结构。然而，由于强边界条件，纳米材料或缺陷附近的铁电畴可能具有不寻常的配置。此外，在YMnO 3中观察到多个铁电畴在一点合并的涡旋畴。在此，我们报告了在六方锰氧化物中发现的具有同心圆柱形状的独特铁电畴。我们还观察到具有多个环形图案的显著域。我们的发现可能为铁电畴的全面研究开辟一条新的途径，这种新的模式也可能导致新的技术应用的可能性。
2012-05-21 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
Dynamic Modulation of the Transport Properties of the LaAlO3/SrTiO3 Interface Using Uniaxial Strain
在对LaAlO_3/SrTiO_3（LAO/STO）异质结构的界面输运调制中，通过在不同衬底上生长LAO/STO薄膜，利用不同的晶格失配度对STO进行机械应变调制，已被证明是一种有效的方法。然而，这种晶格失配引起的应变效应是静态的和双轴的，阻碍了应变效应的动态研究。在这项工作中，我们实现了动态和单轴应变的LAO/STO氧化物异质结构在低温下，通过机械耦合从磁致伸缩模板。该各向异性应变导致在界面处的对称性破缺，并且引起电子能带结构的进一步分裂，并且因此沿着x和y面内方向产生不同的电导率。特别是，我们观察到，沿应变方向的界面电导率下降高达70%下的拉伸应变，而它增加了6.8%下的压缩应变在2 K。此外，还揭示了对界面输运性质的调制可以是各向异性的，即，当激励电流平行或垂直于应变方向时，电阻变化不同。这种应变工程方法为控制氧化物异质结构的输运性质提供了另一种自由度，并为研究材料科学中的应变效应开辟了另一条途径。
2016-07-11 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial Sr(Sn, Ge)$_{x}$Ti$_{1-x}$O$_{3}$ buffer layers for continuous strain engineering on SrTiO$_{3}$ substrates
CogniGron Institute, University of Groningen（格罗宁根大学认知格罗宁根研究所）；Faculty of Physics, University of Duisburg-Essen（杜伊斯堡-埃森大学物理学院）；Research Center Future Energy Materials and Systems (RC FEMS), Research Alliance Ruhr（鲁尔研究联盟未来能源材料与系统研究中心）
通过Sr(Sn, Ge)ₓTi₁₋ₓO₃缓冲层连续调节晶格参数，实现SrTiO₃基底上钙钛矿材料的外延应变控制。
2025-12-11 cond-mat.mtrl-sci
First-principles based Monte Carlo modeling of oxygen deficient Fe-substituted SrTiO$_3$ experimental magnetization
本研究通过杂化DFT和蒙特卡洛模拟，建立了氧缺陷Fe取代SrTiO3的磁化模型，再现实验特征，揭示缺陷与磁性关系，为多铁性材料设计提供指导。
2023-02-23 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Impact of strain and morphology on magnetic properties of Fe$_3$O$_4$/NiO bilayers grown on Nb:SrTiO$_3$(001) and MgO(001)
采用反应分子束外延技术在MgO（001）和SrTiO $_3$（001）衬底上生长了Fe $_3$ O $_4$ /NiO双层薄膜，并对薄膜的形貌、结构和磁性进行了比较研究。这些结构的研究通过X射线光电子能谱学，低能电子衍射，X射线反射率和衍射以及振动样品磁强计。虽然在MgO（001）上生长的NiO的晶格失配仅为0.8%，但是如果在SrTiO $_3$上生长，则其暴露于-6.9%的横向晶格失配。在Fe $_3$ O $_4$的情况下，MgO（001）和SrTiO $_3$（001）的错配应变分别为0.3%和-7.5%。为了阐明双层系统的弛豫过程，磁铁矿和氧化镍膜的膜厚度在5和20 nm之间变化。虽然NiO薄膜在两种衬底上都很好地有序，但与在NiO/MgO上生长的薄膜相比，在NiO/SrTiO $_3$上生长的Fe $_3$ O $_4$薄膜表现出更高的表面粗糙度以及更低的结构有序性。此外，NiO膜生长假晶在MgO基板上的调查的厚度范围内没有任何迹象的松弛，而SrTiO $_3$的NiO膜显示出较强的应变松弛。Fe $_3$ O $_4$薄膜即使在NiO/MgO和NiO/SrTiO $_3$上厚度为5 nm的薄膜也表现出强弛豫。两种衬底上的磁铁矿层显示出四重磁面内各向异性，磁易轴指向$\left\langle100\right\rangle$方向。由于NiO/SrTiO $_3$上的…
2018-06-05 cond-mat.mtrl-sci
Coupled nonpolar-polar metal-insulator transition in 1:1 SrCrO$_3$/SrTiO$_3$ superlattices: A first-principles study
利用第一性原理计算，我们确定了1：1 SrCrO $_3$ /SrTiO $_3$超晶格的基态外延应变依赖性。超晶格分层导致费米能级附近的电子状态的显着变化，来自Cr $t_{2g}$轨道。当拉伸应变相对于未应变的立方SrTiO $_3$大于2.2%时，出现绝缘相。的绝缘字符被示出产生从Cr $t_{2g}$轨道排序，这是由一个平面内的极性扭曲，耦合到超晶格d-带，并稳定的外延应变。这种效应可用于设计过渡金属氧化物超晶格中费米能级附近的能带结构。
2015-02-23 cond-mat.mtrl-sci
Holonomy-based Diagnostic of Strain Compatibility in Birefringence Imaging of Stress-induced Ferroelectric SrTiO$_3$
Graduate School of Science and Engineering, Kagoshima University（鹿儿岛大学理工学研究科）；National Institute of Technology, Suzuka College（铃鹿工业高等专门学校）
本文提出了一种基于汇合的几何诊断方法，用于偏振成像中由应变诱导的铁电SrTiO₃的偏振方向场，并通过分析汇合角度ω来研究应变兼容性。
2026-04-28 cond-mat.mtrl-sci
Enhanced magnetization of ultrathin NiFe$_2$O$_4$ films on SrTiO$_3$(001) related to cation disorder and anomalous strain
采用反应分子束外延技术在SrTiO $_3$（001）衬底上生长了不同厚度的NiFe $_2$ O $_4$薄膜。软X射线和硬X射线光电子能谱学测量揭示了一个均匀的阳离子分布在整个膜与化学计量的Ni：Fe的比例为1：2的膜厚度的独立。低能电子衍射和高分辨率（掠入射）的X射线衍射除了X射线反射率实验进行，以获得信息的薄膜表面和体结构，分别。对于高达7.3 nm的NiFe薄膜，观察到横向拉伸和垂直压缩应变，矛盾的适配在界面处的NiFe $_2$ O $_4$膜和衬底晶格。所施加的应变是伴随着增加的横向缺陷密度，这是衰减松弛的较厚的膜，并归因于横向晶粒的生长。通过对位置敏感衍射峰的分析，确定了反尖晶石结构中的阳离子位置占据率，揭示了薄的、应变的NiFe $_2$ O $_4$膜的低四面体占据率，导致部分存在缺乏的岩盐样结构。这些结构被认为是负责的增强的磁化强度高达$\sim$ 250\%的NiFe $_2$ O $_4$体磁化强度的超导量子干涉装置磁强计观察到的厚度低于7.3 nm的NiFe薄膜。
2020-03-25 cond-mat.mtrl-sci
Strain Control and Layer-Resolved Switching of Negative Capacitance in BaTiO$_3$/SrTiO$_3$ Superlattices
采用蒙特卡罗模拟方法，在原子有效哈密顿量模型下研究了BaTiO $_3$ /SrTiO $_3$超晶格中的负电容.我们发现外延应变可以调整的钛酸钡$_3$铁电层的负电容和系统的总电容在很宽的温度范围内。此外，我们预测并解释了原始开关的负电容从钛酸钡$_3$层的SrTiO $_3$层在低温下的中间应变。我们的研究结果表明，如何在这些超晶格的多畴过渡的扩散特性，提高其电容应用的可行性。
2019-04-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Dielectric, piezoelectric, and elastic properties of BaTiO$_3$/SrTiO$_3$ ferroelectric superlattices from first principles
采用第一性原理密度泛函理论研究了外延应变对（001）取向铁电（BaTiO $_3$）$_m$ /（SrTiO $_3$）$_n$超晶格（$m = n = {}$ 1-4）声子谱、晶体结构、自发极化、介电、压电和弹性性质的影响.自支撑超晶格的基态是单斜$Cm$极性相。在面内双轴压应变下，转变为四元$P4mm$极性相;在面内双轴拉伸应变下，转变为正交$Amm2$极性相。当改变面内晶格参数时，在极性相之间的边界处出现几种光学和声学模式的软化，并且介电、压电和弹性张量的相应分量临界发散。用两种特殊的准无规结构SQS-4模拟了无序Ba $_{0.5}$ Sr $_{0.5}$ TiO $_3$固溶体的混合焓，并与超晶格的混合焓进行了比较，揭示了BaTiO $_3$ -SrTiO $_3$体系向短程有序化的趋势，表明这些超晶格是相当稳定的.
2016-07-07 cond-mat.mtrl-sci
The Classical-to-Quantum Crossover in strain-induced ferroelectric transition in SrTiO$_3$ membranes
Stanford Institute for Materials and Energy Sciences, SLAC National Accelerator Laboratory（斯坦福材料能源科学研究所，SLAC国家加速器实验室）；Department of Applied Physics, Stanford University（斯坦福大学应用物理系）；Advanced Photon Source, Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室先进光子源）；Oliver Lodge Laboratory, Department of Physics, University of Liverpool（利物浦大学奥利弗·洛奇实验室）；Department of Physics, Stanford University（斯坦福大学物理系）；Department of Materials Science and Engineering, North Carolina State University（北卡罗来纳州立大学材料科学与工程系）
本文在独立SrTiO₃薄膜中利用超过1%的可逆拉伸应变实现原位应变诱导铁电相变，并发现低温下经典铁电相变到量子区域的渡越现象，为低维量子材料的应变工程调控提供了新途径。
2025-02-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Systematic {\em ab initio} study of the phase diagram of epitaxially strained SrTiO$_3$
我们采用密度泛函理论和局域密度近似方法研究了在失配应变下SrTiO $_3$的结构和铁电性质。反铁电畸变（AFD）和铁电（FE）的不稳定性被认为是。氧八面体的旋转和原子的运动在固定的面内晶格常数的约束下完全弛豫。我们发现了一个丰富的失配应变诱导相变序列，并得到只有当AFD失真被考虑在内。我们还发现，压缩失配应变诱导铁电性的四方相的低温相，而拉伸应变诱导铁电性的正交相。计算出的FE极化的四方相和正交相的应变的大小单调增加。AFD旋转角的氧八面体在四面体相的急剧增加的失配应变从拉伸到压缩应变区域，而它略有下降，在正交（FO 4）相。这揭示了为什么在外延应变的SrTiO $_3$的极化会更大时，施加拉伸应变，因为AFD变形被发现，以减少FE的不稳定性，甚至完全抑制它在小应变区。最后，我们的平均极性失真和电荷密度分布的分析表明，钛-O和Sr-O层的FE极化显着贡献。
2006-07-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ferroelastic twin wall mediated ferro-flexoelectricity and bulk photovoltaic effect in SrTiO$_3$
本研究通过机器学习势模拟发现，SrTiO$_3$ 孪晶界极性可被超低应变梯度切换并保持，产生铁弹-挠曲电性与宏观极化，并提出了基于体光伏效应的实验检测方案。
2023-10-16 cond-mat.mtrl-sci
Strain induced metal-insulator transition in ultrathin films of SrRuO$_3$
薄膜极限已被证明是一个不寻常的低维物理丰富的游乐场。以SrRuO $_3$为例，它在体极限下是铁磁性和金属性的，人们发现，当生长在SrTiO $_3$上时，它在三个单层极限下变成反铁磁性和绝缘的。绝缘状态的起源追溯到强烈的轨道相关的交换分裂。然后发现SrTiO $_3$衬底的1%的适度压缩应变驱动系统进入高度受限的二维100%自旋极化金属态。这种由适度应变驱动的金属-绝缘体转变在两态器件应用中可能很有用。
2014-08-20 cond-mat.mtrl-sci
Dislocation-induced flexoelectricity in SrTiO$_3$ nanostructure from first principles
本文结合神经网络势与第一性原理计算，模拟周期性 SrTiO$_3$ 超胞中的失配位错，揭示位错核附近 TiO$_5$ 金字塔配位是可观挠曲电极化的主要来源。
2024-08-09 cond-mat.mtrl-sci
Self-formed $LaAlO_3/SrTiO_3$ Micro-Membranes
氧化物异质结构代表了一个独特的游乐场，用于触发新的电子状态的出现和实现新的器件概念。在$LaAlO_3/SrTiO_3$界面上二维导电性的发现已经联系了材料科学的两个主要研究领域：相关的过渡金属氧化物系统和低维系统。然而，这两个领域的完全合并需要以独立膜的形式实现$LaAlO_3/SrTiO_3$异质结构。在这里，我们展示了一种全新的方法，获得氧化物异质膜与微米的横向尺寸。与传统的基于薄膜的技术开发的半导体和最近扩展到氧化物，我们展示的概念不依赖于任何牺牲层，而是基于纯应变工程。我们通过实时和沉积后分析，在不同的生长阶段进行监测，应变弛豫机制导致自发形成的弯曲异质膜。详细的透射电子显微镜调查表明，膜是完全外延的，它们的曲率导致一个巨大的应变梯度，每一层表现出混合的压缩/拉伸应变状态。电子器件是通过实现转移到硅芯片上的单个微膜的自组织电路来制造的。我们的样品表现出金属导电性和静电场效应类似于体异质结构中的二维电子系统。我们的研究结果为将氧化物功能添加到半导体电子器件中开辟了一条新的途径，可能允许超导晶体管的超低电压门控，由铁电性和挠曲电介导的2D电子气的微机械控制，以及片上应变电子学。
2020-09-17 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxially strained ultrathin LaNiO$_3$/LaAlO$_3$ and LaNiO$_3$/SrTiO$_3$ superlattices: a density functional theory + $U$ study
本文利用第一性原理计算研究了外延应变下镍酸盐超晶格的电子结构，发现基态性质显著依赖于关联强度和应变，揭示了从反铁磁绝缘态到铁磁轨道有序态的转变。
2023-04-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
From flexoelectricity to absolute deformation potentials: The case of SrTiO$_3$
基于挠曲电的第一性原理理论的最新发展，我们将绝对变形势的概念推广到任意非压电绝缘体和变形场。为了证明我们的形式主义，我们计算的SrTiO $_3$的带边的动态（声波）和静态（弯曲）的机械载荷，分别在散装水平和平板几何形状的响应。我们的研究结果具有重要的意义，理解应变梯度相关的现象，在晶体绝缘体，正式统一的能带结构和静电效应的描述。
2015-10-09 cond-mat.mtrl-sci
Magnetism and metal-insulator transition in oxygen deficient SrTiO$_3$
采用第一性原理计算方法研究了不同掺杂条件和掺杂浓度下，体相缺氧SrTiO $_3$（STO）的电子和磁性.在缺氧STO的磁性外观是不是仅仅由一个单一的氧空位的存在下，但由自由载流子的密度和相对接近的空位。我们发现，而一个孤立的空位作为一个非磁性的双施主的行为，掺杂条件的操纵允许一个单一的施主状态的稳定性，与紧急的本地时刻耦合的载流子在导带中的铁磁。强的局部晶格畸变增强了这种状态的结合。通过正交应变可以进一步调节带隙局部矩的能量。因此，我们发现，自由载流子密度和应变的基本组成部分，以获得捕获的自旋极化电子在缺氧STO，这可能有重要的意义，在光学器件的设计。
2014-08-15 cond-mat.mtrl-sci
Oxygen vacancies in SrTiO$_{3}$ thin films at finite temperatures: A first-principles study
外延生长的SrTiO $_{3}$（STO）薄膜是许多关键的能量转换和信息存储技术的材料使能器，如电化学电极涂层、固体氧化物燃料电池和随机存取存储器。另一方面，氧空位（${\rm V_{O}}$）是理解和定制氧化物钙钛矿薄膜中实现的许多独特功能的关键缺陷。在这里，我们提出了一个全面的和技术上合理的从头描述${\rm V_{O}}$在外延应变（001）STO薄膜。我们的第一性原理研究的新颖之处在于在广泛的外延应变条件（$-4 \le η\le +4$ %）的形成能量和扩散性能的${\rm V_{O}}$晶格热激发纳入。我们发现，热晶格激发是必要的，以获得一个令人满意的协议之间的第一性原理计算和现有的实验数据${\rm V_{O}}$ STO薄膜的形成能量。此外，它示出，热晶格激发显着影响的能量障碍的氧离子扩散，强烈依赖于$η$和显着减少（增加）拉伸（压缩）应变下，也与实验观察一致。目前的工作表明，一个现实的理论描述氧化物钙钛矿薄膜中的氧空位是必要的，考虑晶格热激发，从而超越标准的零温度从头算方法。
2020-12-03 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectric, quantum paraelectric or paraelectric? Calculating the evolution from BaTiO$_3$ to SrTiO$_3$ to KTaO$_3$ using a single-particle quantum-mechanical description of the ions
我们提出了一种廉价的第一原理方法来描述量子顺电性，结合密度泛函理论（DFT）处理的电子子系统与量子力学处理的离子，通过解决单粒子薛定谔方程与DFT计算的潜力。使用钛酸钡$_3$，SrTiO $_3$和KTaO $_3$作为模型系统，我们表明，该方法可以直接区分铁电，顺电和量子顺电材料，从标准的密度泛函和密度泛函微扰理论提取的简单数量的基础上。我们计算了同位素取代和应变对量子顺电行为的影响，并发现，虽然氧-18完全取代氧-16的效果令人惊讶地小，但实验上可获得的应变可以引起大的变化。最后，我们收集了各种选择的声子质量，已在文献中介绍。我们通过与我们的结果进行比较来确定那些最有物理意义的结果，这些结果通过使用质量加权坐标来避免这种选择。
2021-12-21 cond-mat.mtrl-sci
Fermi surface reconstruction and enhanced spin fluctuations in strained La$_3$Ni$_2$O$_{7}$ on LaAlO$_3$(001) and SrTiO$_3$(001)
University of Florida（佛罗里达大学）
通过密度泛函理论研究La$_3$Ni$_2$O$_{7}$在LaAlO$_3$(001)和SrTiO$_3$(001)上的结构和电子性质，发现应变和电子掺杂导致Ni的反键态非传统占据，而拉伸应变促进金属化并增强自旋波动。
2025-02-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
High-temperature ferroelectricity in SrTiO$_{3}$ crystals
已知SrTiO $_{3}$是一种初期铁电体。据认为，SrTiO $_{3}$中的铁电稳定性受到量子涨落和反铁电畸变的微妙竞争的抑制。然而，铁电相可以通过掺杂、同位素操纵和应变工程等来稳定。迄今为止，观察到SrTiO $_{3}$薄膜中的铁电性存在于室温下--也就是说，当薄膜生长在特别设计的衬底上时，使用复杂的生长技术。在室温下，可以在特别设计的薄膜上写入和擦除铁电畴。在这里，我们显示出非常相似的铁电体（110）单晶体SrTiO $_{3}$没有特殊的工程以及室温以上使用piezoresponse力显微镜。局部电极化的强度的滞后切换被观察到，并且电活性域可以使用光刻技术在高达$420K$的非常高的温度下被写入和擦除。
2014-04-21 cond-mat.mtrl-sci
Effect of Buffer Termination on Intermixing and Conductivity in LaTiO$_3$/SrTiO$_3$ Heterostructures Integrated on Si(100)
本研究针对Si衬底上LaTiO$_3$/SrTiO$_3$异质结构的界面调控问题，发现STO缓冲层的表面终止类型会影响界面阳离子交换程度，SrO终止结构因La/Sr互混形成金属相而导电性更强，该交换还可缓解晶格失配带来的应变。
2021-09-17 cond-mat.mtrl-sci
First-principles calculation of the band offset at BaO/BaTiO$_3$ and SrO/SrTiO$_3$ interfaces
我们报告的第一性原理密度泛函赝势计算的原子结构，电子性质，和带偏移的BaO/BaTiO $_3$和SrO/SrTiO $_3$纳米异质结生长在硅衬底上。在结的态密度没有揭示任何电子诱导的界面态。一个占主导地位的钙钛矿字符被发现在界面层。研究了带偏移量随衬底应变条件的可调性。使用先前报道的Si/SrO、Si/BaO和BaTiO $_{3}$ /SrRuO $_{3}$界面的理论数据，我们推断出沿整个技术感兴趣的栅堆叠的能带对准值：Si/SrO/SrTiO $_3$和Si/BaO/BaTiO $_3$ /SrRuO $_3$异质结构。
2002-10-30 cond-mat.mtrl-sci
Effect of Strain Relaxation on Magnetotransport properties of epitaxial La_0.7Ca_0.3MnO_3 films
本文研究了在相同条件下用脉冲激光沉积技术制备的La_（0.7）Ca_（0.3）MnO_3外延薄膜（厚度为200 nm）的应变弛豫对磁输运性质的影响。所有的薄膜都是外延的，具有立方晶胞。采用SrTiO_3、LaAlO_3和MgO三种不同的单晶衬底，研究了应变弛豫量的变化。已经发现，对于较厚的膜的应变得到放松，并产生变量的无序依赖于应变松弛的强度。在SrTiO_3，LaAlO_3和MgO上沉积的薄膜的晶格弛豫幅度分别为0.384，3.057和6.411%。LaAlO_3和SrTiO_3上的薄膜显示出较高的T_{IM}（分别为243 K和217 K），而MgO上的薄膜的T_{IM}（191 K）较低。同样，SrTiO_3和LaAlO_3上的薄膜的T_C较陡，分别为245 K和220 K，而MgO上的薄膜的T_C为175 K。高弛豫度会产生更多的缺陷，因此MgO上的薄膜的TIM（T_C）显著低于SrTiO_3和LaAlO_3。我们采用了不同的方法，通过Mott的VRH模型来评估电阻率的变化，从而关联应变弛豫对LCMO薄膜磁输运性质的影响。用Mott的VRH模型分析了由于晶格弛豫引起的厚膜中无序的变化，这进一步证明了晶格弛豫的强度主要是通过增加层错、位错等缺陷的密度而产生无序，这些缺陷影响了厚外延La_（0.7）Ca_（0.3）MnO_3薄膜的磁输运性质。
2005-03-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Tunable Semimetallic State in Compressive-strained SrIrO3 Films Revealed by Transport Behaviors
正交晶系SrIrO 3是一种典型的自旋-轨道耦合关联金属，在外界刺激下表现出多样化的物理性质。在SrTiO_3衬底上外延生长的SrIrO_3薄膜中观察到非线性霍尔效应和弱的温度依赖性电阻。推测SrIrO_3为斜方晶系的半金属氧化物。然而，在（La，Sr）（Al，Ta）O3（LSAT）衬底上生长的SrIrO 3薄膜中观察到线性霍尔效应和不敏感的温度依赖性电阻，这表明由于SrIrO 3薄膜在不同的压缩应变下的能带结构变化而导致的可调谐半金属态。通过倒易空间映射和电子衍射的应变状态分析、载流子密度和迁移率计算以及压应变下电子能带结构的演化（紧束缚近似预测），详细探讨了这种演化的机制。这可能表明，应变引起的能带位移导致的半金属调谐SrIrO 3薄膜上生长的SrTiO 3到LSAT衬底。我们的研究结果说明了SrIrO 3性能的可调谐性，并铺平了道路，以诱导新的物理状态SrIrO 3，如拟议的拓扑绝缘体状态的异质结构。
2014-10-20 cond-mat.mtrl-sci
Hard X-ray Generation and Detection of Nanometer-Scale Localized Coherent Acoustic Wave Packets in SrTiO$_3$ and KTaO$_3$
本研究利用全X射线泵浦-探测散射实验，证实飞秒X射线脉冲吸收可激发准球形高波矢相干声子波包，测得SrTiO$_3$和KTaO$_3$中应变波包局域化尺寸分别为1.5和2.5 nm，揭示了X射线能量沉积及纳米尺度热输运机制。
2024-01-03 cond-mat.mtrl-sci
Possible Flexoelectric Origin of the Lifshitz Transition in LaAlO$_3$/SrTiO$_3$ Interfaces
多个实验已经观察到LaAlO $_3$ /SrTiO $_3$（001）界面的能带结构随所施加的栅极电压的急剧转变。在低电子密度下的单个占据带和高密度下的多个占据带之间的这种Lifshitz转变以其非线性而引人注目。在这项工作中，我们提出了一种机制，通过这种过渡可能发生。我们通过数值模拟表明，同时耦合的电介质的极化的界面应变（“电致伸缩耦合”）和应变梯度（“挠曲电耦合”）产生一个薄的极化层，其方向反转在一个临界密度。Lifshitz转变伴随着极化反转发生，并且在$T=0$处是一阶的。次级Lifshitz转变，其中电子扩散到半经典尾部，发生在更高的密度。
2018-08-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Uniaxial strain tuning of polar lattice vibrations in KTaO$_3$ and SrTiO$_3$
University of Minnesota（明尼苏达大学）；University of Zagreb（萨格勒布大学）；Max-Planck-Institute for Solid State Research（马克斯·普朗克固体研究所）；Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）
针对STO和KTO中接近铁电相变但关键问题存争议的现状，结合非弹性中子散射、拉曼光谱和从头算，研究应变诱导相变中软极性声子演化，揭示LST关系违背及金属态STO低临界应力相变，解决长期问题并为相关材料提供参考。
2025-11-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Strain tuned magnetotransport of Jeff=1/2 antiferromagnetic Sr2IrO4 thin films
本文通过实验和第一性原理计算研究了外延应变对Jeff=1/2反铁磁Sr2IrO4薄膜磁输运的调控，发现应变可有效改变磁矩倾斜角、磁电阻及各向异性磁电阻行为，为设计其功能提供了高效途径。
2023-09-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Strong electronic correlation and strain effects at the interfaces between polar and nonpolar complex oxides
极性LaAlO $_3$和非极性SrTiO $_3$层之间的界面已显示出各种电子和磁性相，如二维电子气，超导性，磁性和电子相分离。这些丰富的相是预期的，由于在这些复杂氧化物之间的界面处的电荷、自旋和轨道自由度之间的强相互作用，导致该系统中的电子重构。然而，到目前为止，所有这些新的性能已被广泛研究的基础上的界面，其中涉及一个极性的LaAlO $_3$层。为了研究ABO $_3$极性层A和B阳离子位点的作用，这里我们研究了极性/非极性氧化物的各种组合（NdAlO $_3$ /SrTiO $_3$，PrAlO $_3$ /SrTiO $_3$和NdGaO $_3$ /SrTiO $_3$）界面，其性质类似于LaAlO $_3$ /SrTiO TiO $_3$界面。我们的研究结果表明，所有这些新的接口也可以产生2DEG在他们的接口，支持的想法，电子重建是驱动机制的2DEG在这些氧化物界面的创建。此外，这些接口的电性能示出强烈的界面应变和极性层提供的强相关效应。我们的观察可能提供一种新的方法，以进一步调整在选定的极性/非极性氧化物界面的2DEG的属性。
2012-08-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Anisotropic strains and magnetoresistance of La_{0.7}Ca_{0.3}MnO_{3}
采用脉冲激光沉积法在SrTiO 3（100）、MgO（100）和LaAlO 3（100）衬底上外延生长钙钛矿锰氧化物薄膜La_{0.7} Ca_{0.3} MnO_{3}。这些薄膜样品以及散装样品的微观结构，充分确定由X-射线衍射测量。三种膜的晶胞具有不同的形状，即，SrTiO_3、MgO和LaAlO_3的晶胞分别为收缩的四方晶系、立方晶系和拉长的四方晶系，而块体的晶胞为立方晶系。结果表明，立方晶胞样品的峰值磁电阻小于非立方晶胞样品。本研究结果表明，La_{0.7} Ca_{0.3} MnO_{3}的磁电阻可以通过外部施加的应变通过晶格畸变来控制。
1997-02-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Strain-driven stabilization of a room-temperature chiral multiferroic with coupled ferroaxial and ferroelectric order
该研究通过第一性原理预测并实验证实，在BaTiS3中施加超过1.5%的双轴拉伸应变可稳定室温手性多铁性相，该相具有耦合的铁轴与铁电序，有望实现电场控制手性相关现象。
2024-12-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
