First-principles simulations on the structural and energetic properties of domains in PbTiO$_3$/SrTiO$_3$ superlattices
采用第一性原理密度泛函理论计算了(PbTiO $_{3}$)$_{n}$ /(SrTiO $_{3}$)$_{n}$超晶格中180个$^\circ$条纹畴的结构和能量性质.对于探索的周期性($n$ =3和6),我们发现,多畴结构的能量竞争与单畴阶段。我们的研究结果表明,逐步过渡,作为$n$的功能,从强到弱的静电耦合制度之间的SrTiO $_{3}$和PbTiO $_{3}$层。在结构上,它们显示连接180个$^\circ$结构域的极化连续旋转。观察到[100]原子行之间的大偏移和巨大的应变梯度。畴壁能是非常各向同性的,非常弱地依赖于条纹取向。
2012-02-24 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic Properties of Pr0.7Ca0.3MnO3/SrRuO3 Superlattices
采用脉冲激光沉积法制备了高质量的Pr0.7Ca0.3MnO3/SrRuO 3超晶格,并利用高分辨透射电子显微镜和超导量子干涉仪(SQUID)对其进行了研究。研究了具有正交晶系和四方晶系SrRuO 3层的超晶格。超晶格生长的连贯性,在生长方向上的Pr0.7Ca0.3MnO3层终止于MnO 2-和SrRuO 3层的RuO 2-平面。所有超晶格在低磁场下均表现出反铁磁层间耦合。的耦合强度显着高于正交比四方对称的SrRuO 3层。强的层间交换耦合的超晶格与正交SrRuO 3层导致的磁化反转机制与部分反转的磁滞回线。
2011-03-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Cation ordering induced polarization enhancement for $PbTiO_3$-$SrTiO_3$ ferroelectric-dielectric superlattices
本文采用一种有效的计算材料设计方法(团簇展开)对铁电$PbTiO_3$ / $SrTiO_3$体系进行了研究。通过探索包含超过$3 \times 10^6$候选物的有序空间,确定了两种特殊的阳离子有序构型:完全或混合1/1(101)超晶格,其铁电极化强度比(001)超晶格提高了约100%.分析这两种特殊结构揭示了反铁电畸变(AFD)和铁电极化(FE)模式之间的奇异耦合,例如,沿x或y轴倾斜,在z方向偏振,作为该系统中最佳偏振特性的原点。确定的阳离子有序基序和奇异的AFD-FE耦合可以为设计多功能钙钛矿异质结构提供新的思路。
2014-09-05 cond-mat.mtrl-sci
Mechanical coupling of polar topologies and oxygen octahedra rotations in PbTiO$_3$/SrTiO$_3$ superlattices
该研究通过模拟发现PbTiO$_3$/SrTiO$_3$超晶格中极性拓扑与氧八面体旋转存在互易的机械耦合,每种极性织构对应特定旋转模式,反之亦然。
2025-10-09 cond-mat.mtrl-sci
Realization of biferroic properties in La0.6Sr0.4MnO3 0.7Pb(Mg0.33Nb0.67)O3 0.3(PbTiO3) epitaxial superlattices
采用脉冲激光烧蚀法在LaNiO 3涂层的(100)取向LaAlO 3衬底上制备了一组对称和非对称的超晶格,其组成层为铁磁性的La0.6Sr0.4MnO3和铁电性的0.7Pb(Mg0.33Nb0.67)O30.3(PbTiO 3)。研究了所有超晶格的结晶性、磁性和铁电性。所有的超晶格结构在10 K和300 K之间的宽温度范围内表现出铁磁行为,而只有非对称超晶格表现出相当好的铁电行为。观察到外加磁场对非对称超晶格铁电性质的强烈影响。进行了研究,以了解对异质结构的电响应的导电LSMO层的影响。对称超晶格结构中铁电性的缺失归因于它们的高泄漏特性。外加磁场对非对称超晶格铁电性能的影响表明界面对性能有很强的影响。在这些异质结构中观察到的麦克斯韦-瓦格纳型介电弛豫证实了介电响应上的界面的主导地位。
2007-03-30 cond-mat.mtrl-sci
Controlling ferroelectric hysteresis offsets in PbTiO$_{3}$ based superlattices
铁电材料具有多极化方向的简并基态。在铁电电容器中,这应该表现为同样有利的上下极化状态。然而,在铁电薄膜和超晶格器件中很少观察到这种理想的行为,这些器件通常表现出有利于一种极化状态而不是另一种极化状态的内置偏压。通常这种极化不对称性可以归因于电极。在这项研究中,我们研究偏置PbTiO $_3$基铁电超晶格,这不是由于电极,而是在生长过程中形成的界面处的缺陷的性质。使用实验和第一性原理模拟相结合,我们能够解释所观察到的内置偏置的符号及其随组成的演变。我们的见解使我们能够通过控制超晶格的成分和周期性来设计零内置偏置的器件。
2020-11-11 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
Berezinskii-Kosterlitz-Thouless phases in ultra-thin PbTiO$_3$/SrTiO$_3$ superlattices
利用第二原理模拟方法研究了(PbTiO $_3$)$_3$ /(SrTiO $_3$)$_3$超晶格中Berezinskii-Kosterlitz无晶(BKT)相的出现.超过$ε= 0.25 \%$的阈值拉伸外延应变,超晶格内的局部偶极矩被限制在膜平面内,因此极化可以有效地被认为是二维的。的偶极-偶极相关的距离的衰减的分析,连同作为温度的函数的缺陷的密度和其分布的研究,支持的BKT相的存在在介导的有序的铁电体(在低$T$稳定)的温度范围内,和无序的顺电相,出现超过临界温度$T_{\rm BKT}$。这个BKT阶段的特点是准长程序(其签名是幂律衰减的相关性与距离),并出现紧密结合的涡旋-反涡旋对,其密度是由热激活过程。所提出的PbTiO $_{3}$ /SrTiO $_{3}$超晶格模型和所施加的力学边界条件在实验上都是可行的,为首次在铁电材料中观察这些新的拓扑相打开了大门。
2022-07-20 cond-mat.mtrl-sci
Tailoring the electronic properties of SrRuO3 films in SrRuO3/LaAlO3 superlattices
研究了不同SRO层厚度的SrRuO 3/LaAlO 3(SRO/LAO)超晶格的电子性质。随着SRO层厚度的减小,超晶格表现出金属-绝缘体转变,这意味着从其原始的体金属态转变为更局域化的态。还研究了应变对金属-绝缘体转变的影响。讨论了金属-绝缘体转变的起因。所有的超晶格,即使是那些SRO层薄至2个晶胞的超晶格,在低温下都是铁磁性的。此外,我们展示了基于这种多层超晶格结构的场效应器件。
2013-02-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Transverse thermoelectric effect in La0.67Sr0.33MnO3|SrRuO3 superlattices
研究了由La_(0.67)Sr_(0.33)MnO_3和SrRu_(0.33)O_3层组成的铁磁超晶格在外加磁场中对离面热流响应的横向热电效应。采用脉冲激光沉积法在SrTiO3衬底上制备了超晶格。我们发现,在200 K的超晶格的横向热电电压的符号是相反的La 0.67 Sr 0.33 MnO 3和SrRuO3单层,这意味着自旋塞贝克效应的超晶格内部的重要作用。在10 K时,由于超晶格中各层之间的反铁磁耦合,磁热电曲线从零场偏移。
2015-05-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Short-circuit boundary conditions in ferroelectric PbTiO$_3$ thin films
研究了短路电边界条件在铁电薄膜密度泛函理论计算中的应用。模型PbTiO $_3$膜与Pt电极,我们表明,在周期性的超电池的边界条件下,电极的短路条件是等效满足两个重复的平板几何形状:一个PbTiO $_3$ /金属超晶格几何形状和周期性的金属/PbTiO $_3$ /金属/真空几何形状,其中的金属是Pt或SrRuO $_3$。我们讨论了每种几何结构在研究薄膜铁电性中的好处。
2006-05-24 cond-mat.mtrl-sci
Oxygen vacancy formation energies in PbTiO$_3$/SrTiO$_3$ superlattice
使用第一性原理密度泛函理论计算确定了由SrTiO $_3$和PbTiO $_3$(STO/PTO)组成的原型钙钛矿氧化物超晶格中的缺陷稳定性。具体地,确定并比较具有四个STO原子层和四个PTO层(4STO/4PTO)的超晶格的顺电相和铁电相中的氧空位形成能E $_v$。电荷状态,八面体旋转,极化,和界面上的E $_v$的影响进行了研究。超晶格的形成能随层而变化,铁电相的E $_v$高于顺电相。在这些氧化物超晶格中构造的两个界面在顺电系统中是对称等效的,在铁电超晶格中表现出非常不同的形成能,并且可以看出这是由铁电和旋转模式的耦合驱动的。在等效晶格位置,带电空位的E $_v$一般低于中性空位。FE超晶格中的八面体旋转(a $^0$ a $^0$ c $^-$)对E $_v$具有显著影响,增加了位于界面附近的空位的形成能,但降低了位于STO和PTO组成部分的块状区域中的氧空位的形成能。不同层之间的形成能的变化被发现主要是由在每个层的局部弛豫的差异。这些对钙钛矿超晶格中缺陷稳定性的基本见解可以用于通过控制超晶格的组成材料和界面工程来调节缺陷性质。
2018-05-29 cond-mat.mtrl-sci
Interplay of epitaxial strain and rotations in PbTiO$_3$/PbZrO$_3$ superlattices from first principles
我们提出的第一性原理计算的结构相行为的[1:1] \pzta \超晶格和\ptoa \和\pzoa \母体化合物作为一个功能的面内外延应变。一个对称性分析是用来确定的阶段,并澄清它们是如何产生的不同种类的结构扭曲之间的相互作用,包括平面外和平面内的极性模式,氧八面体围绕平面外或平面内的轴旋转,和反极性模式。对称性允许的模间耦合被确定和用于阐明所观察到的相变的性质。对于最小周期[1:1] \pzta \超晶格,我们确定了一个序列的三个转变,发生在平面晶格常数增加。所有四个阶段涉及大量的氧八面体旋转,和反极性失真是重要的高拉伸应变相。包括这些扭曲被发现是至关重要的相边界的准确测定。
2011-10-12 cond-mat.mtrl-sci
Kittel law and domain formation mechanism in PbTiO$_3$/SrTiO$_3$ superlattices
通过第二原理模拟研究PbTiO$_3$/SrTiO$_3$超晶格中的畴结构,发现畴周期遵循Kittel定律,并揭示涡旋-反涡旋成核与湮灭驱动拓扑相变以形成新畴的机制。
2023-03-03 cond-mat.mtrl-sci
First-principles modeling of the thermoelectric properties of SrTiO$_3$/SrRuO$_3$ superlattices
采用基于密度泛函理论和玻尔兹曼半经典理论的第一性原理模拟方法,计算了SrTiO $_3$ /SrRuO $_3$周期超晶格中单层SrRuO $_3$中半金属二维电子气的输运和热电性质.接近费米能,我们发现,半导体多数自旋通道显示出非常大的面内分量的塞贝克张量在室温下,$S$ = 1500 $μ$ V/K,和少数自旋通道显示出良好的面内电导率$σ$ = 2.5(m $Ω$ cm)$^{-1}$。然而,与Hicks和Dresselhaus模型关于由于金属电子的限制而增强的全局热电性能的期望相反,我们发现减少掺杂的总功率因数和热电优值对于实际应用来说太小。这种失败的原因可以追溯到界面气体的电子结构,这与模型所基于的自由电子行为不同。的电子结构,电导率,塞贝克系数,功率因数作为化学势的函数的演变是由一个简化的紧束缚模型解释。我们发现系统中的电子气是由一对相互正交的一维电子气组成的。这反映了电子系统的物理维度甚至可以小于载流子的空间限制的物理维度的事实。
2012-05-02 cond-mat.mtrl-sci
Strain dependencies of energetic, structural, and polarization properties in tetragonal (PbTiO3)1/(SrTiO3)1 and (BaTiO3)1/(SrTiO3)1 superlattices: a comparative study with bulks
采用第一性原理密度泛函方法研究了四重对称1by 1 PbTiO 3/SrTiO 3和BaTiO 3/SrTiO 3超晶格中面内应变和界面效应之间的相互作用.本研究的一个特别的重点是在短周期超晶格和组成块体材料中对各种铁电性质进行并排比较,这对于了解铁电块体形成超晶格时的不同物理性质是非常有用的。在这项工作中研究的各种属性包括平衡结构,应变依赖的混合能量,微观铁电偏心位移,宏观极化,压电系数,有效电荷,和最近制定的k-依赖极化色散结构。我们的研究结果的细节是相当长的,并总结在第二节。四.
2010-04-16 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Atomic and Electronic Structures of Correlated SrRuO3/SrTiO3 Superlattices
钙钛矿氧化物超晶格的原子级精密外延为控制相关电子结构提供了独特的机会,激活了有效的控制旋钮,以实现有趣的功能,包括电磁,热电和电催化行为。在这项研究中,我们研究了原子级精密外延合成的相关超晶格的原子和电子结构之间的密切相互作用。特别是,我们采用相关的磁性SrRuO 3(SRO)和量子顺电SrTiO 3(STO)层组成的超晶格。在这些超晶格中,RuO 6八面体畸变根据STO层的厚度被系统地控制在167至175度,也影响STO层内的TiO 6八面体畸变。定制的SRO/STO超晶格内的八面体畸变反过来修改了Ti和Ru化合物的电子结构,通过X射线吸收光谱观察到。我们的研究结果确定了原子晶格和电子结构之间的密切相关性,使原子尺度外延,这将是有用的设计未来的相关氧化物器件的轻便可控性。
2023-01-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ferroelectricity driven magnetism at domain walls in LaAlO$_3$/PbTiO$_3$ superlattices
除了在某些多铁性材料中,电荷偶极矩和自旋矩很少在单相体材料中共存。尽管在过去的十年里取得了很大的进展,但大多数多铁性材料的磁电性能仍然很差,这是由于电荷偶极子和自旋矩之间的内在排斥。作为一种替代方法,氧化物异质结构可以避开块体材料的本征限制,并提供更有吸引力的潜力来实现磁电功能。本文对LaAlO $_3$ /PbTiO $_3$超晶格进行了第一性原理研究。虽然这两种组分都不是磁性的,但磁矩出现在这些超晶格中的PbTiO $_3$的铁电畴壁处。这种铁电畴和局域磁矩之间的扭曲,不仅表现出一种有趣的多铁性,而且可能有助于纳米异质结构中磁性的电控制。
2015-08-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anisotropic pinned/biased magnetization in $SrRuO_3/SrMnO_3$ superlattices
研究了在(001)取向的$SrTiO_3$上生长的铁磁$SrRuO_3$和反铁磁$SrMnO_3$磁性超晶格在冷却磁场相对于衬底平面的面内和面外取向下的界面交换耦合。面内场冷磁滞回线的磁化强度低于相应的面内零场冷磁滞回线。平面外场冷却磁滞回线从原点沿着图形磁化轴移位。我们把这种不可逆的旋转的时刻的自旋在$SrRuO_3$层的反铁磁$SrMnO_3$层的界面附近的钉扎/偏置。
2005-03-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Topological phase transitions in perovskite superlattices driven by temperature, electric field, and doping
本文利用深度势分子动力学研究了(PbTiO3)10/(SrTiO3)10超晶格中极性涡旋阵列在温度、电场和掺杂作用下的拓扑相变,揭示了类铁电-类反铁电-顺电相变序列、超顺电无损耗回线及掺杂诱导的新偶极构型。
2025-01-04 cond-mat.mtrl-sci
Role of temperature-dependent electron trapping dynamics in the optically driven nanodomain transformation in a PbTiO${_3}$/SrTiO${_3}$ superlattice
PbTiO ${_3}$ /SrTiO ${_3}$超晶格中自发形成的条纹状极化纳米畴结构在带隙以上的光照射下转变为均匀的极化状态,其时间依赖性随光照射强度的变化而变化,并具有明确的阈值强度。光照结束后的恢复发生在温度依赖性的时间段内,在室温下为数十秒,在升高的温度下为更短的时间。一个模型,其中的退极化场的筛选取决于被困电子的人口正确地预测所观察到的温度和光强度的依赖关系。
2019-12-10 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.data-an
First-Principles Bulk-Layer Model for Dielectric and Piezoelectric Responses in Superlattices
在第一性原理体层模型中,超晶格结构和极化由绝缘超晶格中组分对电和机械边界条件的体响应的第一性原理计算确定。在这项工作中,该模型扩展到预测功能特性,特别是介电常数和压电响应。对PbTiO $_3$ /BaTiO $_3$、BaTiO $_3$ /SrTiO $_3$和PbTiO $_3$/SrTiO $_3$三组钙钛矿氧化物超晶格的体层模型和全第一性原理计算进行了详细的比较。体层模型给出了一个很好的第一近似这些重要的功能特性,并允许识别和调查额外的物理,包括界面重建和有限尺寸效应。在生成必要的数据的组成化合物的技术问题得到解决。这些结果形成了一个强大的数据驱动的方法,以促进发现和设计的超晶格系统与增强和可调的极化,介电常数和压电响应的基础。
2018-09-13 cond-mat.mtrl-sci
Complex polar superstructure controlled thermal conductivity in ferroelectric PbTiO3/SrTiO3 superlattices
Universidade de Santiago de Compostela(圣地亚哥-德孔波斯特拉大学);Universidad Rey Juan Carlos(胡安卡洛斯国王大学);Universitat de Barcelona(巴塞罗那大学);Catalan Institute of Nanoscience and Nanotechnology (ICN2)(加泰罗尼亚纳米科学与技术研究所);ALBA Synchrotron Light Facility(阿尔巴同步辐射光源设施)
研究铁电PbTiO3/SrTiO3超晶格中复极超结构对热导率的控制,通过整合两种外延薄膜到超晶格,利用其独特平台调节多种能量获得丰富相图,发现极性涡旋三维排列抑制热导率,且厚度增加热导率降低,可用于调节热传输。
2026-07-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Polarization Enhancement in Short Period Superlattices via Interfacial Intermixing
采用第一性原理密度泛函理论研究了短周期PbTiO $_3$ /SrTiO $_3$超晶格界面的混合效应。结果表明,界面混合显着增强超晶格内的极化。这种增强是直接相关的Pb和Sr阳离子的偏心,并可以通过相互作用的偶极子的讨论来解释。这张照片应该是一般的多组分超晶格的范围很广,并可能有重要的影响,铁电器件的设计。
2007-06-27 cond-mat.mtrl-sci
Oxygen tilt-driven polar super-orders in BiFeO3-based superlattices
本研究通过密度泛函理论计算发现,BiFeO3/SrRuO3超晶格中存在氧八面体倾斜驱动的纳米孪晶相,可引发反极性运动与化学周期加倍,揭示了调控超晶格极性位移的新机制。
2024-04-17 cond-mat.mtrl-sci
Assessing the nature of nanoscale ferroelectric domain walls in lead titanate multilayers
本研究结合多尺度计算与同步辐射漫散射实验,探究PbTiO3/SrTiO3超晶格中180°畴壁布洛赫分量的性质,发现其对边界条件敏感且非普遍存在,揭示超薄层畴壁结构更复杂。
2024-08-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Enhancing piezoelectricity through polarization-strain coupling in ferroelectric superlattices
用密度泛函理论研究了BaTiO 3(BTO)/PbTiO 3(PTO)短周期铁电/铁电超晶格。与顺电/铁电超晶格的趋势相反,PTO浓度低于50%时,极化几乎保持恒定。此外,观察到c/a比显著降低至PTO值以下。使用超晶格有效哈密顿量,我们预测的d33压电系数峰值在约75%PTO浓度由于PTO和BTO层中的不同的极化应变耦合的增强。进一步的分析表明,这些趋势是本体性质,其是由BTO层中的极化饱和引起的降低的$P$的结果。
2009-01-09 cond-mat.mtrl-sci
Interface dominated biferroic La0.6Sr0.4MnO3/0.7Pb(Mg0.33Nb0.66)O3 0.3PbTiO3 epitaxial superlattices
采用脉冲激光沉积技术在(100)LaAlO 3基片上制备了由铁磁La 0.6Sr 0.4MnO 3和铁电0.7Pb(Mg 0,33 Nb 0.66)O3 0.3(PbTiO 3)层组成的超晶格。铁磁和频率无关的铁电滞后特性建立了超晶格的双铁性。观察到磁场对超晶格P-E特性的影响。在向样品施加高DC电场时观察到类似的效果。所观察到的铁电性质的性质和它们的调制所施加的磁场和电场,从而讨论了在铁电/铁磁界面的介电钝化层的存在。
2006-12-27 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectric/paraelectric superlattices for energy storage
反铁电体对电场的极化响应使得材料可以存储大的能量密度,这使得它们成为脉冲功率技术中能量存储应用的有希望的候选者。然而,已知的这种材料相对较少。在这里,我们认为铁电/顺电超晶格作为人工静电工程反铁电体。具体而言,使用高通量的第二原理计算,我们工程师PbTiO $_{3}$ /SrTiO $_{3}$超晶格,以优化其在室温下的能量存储性能(最大化密度和释放效率)相对于不同的设计变量(层厚度,外延条件,电介质层的刚度)。我们获得的结果与国家的最先进的反铁电电容器的竞争力,并揭示了负责的最佳性能的机制。
2021-12-01 cond-mat.mtrl-sci
Giant voltage amplification from incipient ferroelectric states
铁电体在适当的电边界条件下呈现稳定的负电容响应。当铁电体处于异质结构中时,这种行为在其他元件中产生电压放大,其经历比所施加的电势差更大的电位差,从而为低功率电子器件带来希望。到目前为止,研究的重点是验证这种效果,很少有人知道如何优化it. In我们描述了铁电/介电超晶格的静电理论,方便的模型系统,并显示铁电层的负介电常数和电压放大之间的关系在介电层。然后,我们运行模拟的PbTiO 3/SrTiO 3超晶格,以揭示最强烈的影响放大的因素。特别是,我们发现,巨大的影响(高达10倍的增加)时,可以得到PbTiO 3被带到接近所谓的“初期铁电”状态。
2022-01-18 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio design of charge-mismatched ferroelectric superlattices
我们提出了一个系统的方法来模拟电荷失配超晶格的第一性原理的电气和结构特性。我们的策略是基于大量的计算的母体化合物,我们执行作为一个函数的面内应变和面外电位移场。由此产生的二维相图使我们能够准确地预测,而不进行进一步的计算,分层异质结构的行为,其中上述构建块是静电和弹性耦合,与任意选择的界面电荷(起源于极性不连续)和体积比。以[PbTiO_3]_m/[BiFeO_3]_n体系为例,研究了界面极性对超晶格铁电行为的影响,发现界面极性对超晶格铁电行为的影响是显著的,从而导致了体相的稳定化。
2014-02-14 cond-mat.mtrl-sci
Interface magnetic coupling and magnetization dynamic of La$_{2/3}$Sr$_{1/3}$MnO$_3$ single layer and (La$_{2/3}$Sr$_{1/3}$MnO$_3$/SrRuO$_3$)$_n$ (n = 1, 5) superlattice on SrTiO$_3$(001) substrate
Jamia Millia Islamia University(贾米亚米利亚伊斯兰大学);Ramjas College, Delhi University(德里大学拉姆贾斯学院);University Kebangsaan Malaysia(马来西亚国民大学);Govt. Autonomous PG College, Chhindwara(钦德瓦拉政府自治研究生学院)
研究了多层[LSMO/SRO]_n异质结构的结构、磁性和微波磁动态特性,发现界面磁耦合强,n=5结构呈现两步磁化切换,而n=1结构则被抑制,FMR分析显示正磁各向异性和 Gilbert 阻尼特性,表明Ru-Mn交换耦合控制系统磁响应和动态行为。
2026-03-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Engineering polarization rotation in a ferroelectric superlattice
驱动铁电钙钛矿氧化物研究的一个关键特性是它们的强压电响应,其中电场由施加的应变诱导,反之亦然,用于逆压电效应。我们已经实现了实验增强的压电响应和介电可调谐性在人工分层外延PbTiO $_{3}$ /CaTiO $_{3}$超晶格通过工程化的极化方向的旋转。由于超晶格内的相对层厚度从样品到样品的变化,我们发现在多个X射线衍射测量的偏振旋转的证据。相关的功能特性的变化,被认为是在电气测量和压电显微镜。结果表明,一种新的方法来诱导偏振旋转在环境条件下的人工分层薄膜。
2012-09-14 cond-mat.mtrl-sci
Theory of hypothetical ferroelectric superlattices incorporating head-to-head and tail-to-tail 180$^\circ$ domain walls
虽然电兼容性约束通常防止头对头(HH)和尾对尾(TT)域壁形成铁电材料,我们建议,这样的域壁可以稳定的原子层中的阳离子取代从相邻的周期表列的有意增长。特别是,我们进行预测的第一性原理计算的超晶格中,Sc,Nb,或其他替代层定期插入到PbTiO $_3$。我们确认,这引起了一个域结构的极化交替域到域的纵向分量,并与替代层作为HH和TT域壁。我们还发现,一个实质性的横向分量的偏振也可以存在。
2005-12-07 cond-mat.mtrl-sci
In-situ x-ray diffraction and the evolution of polarization during the growth of ferroelectric superlattices
在外延应变铁电薄膜和超晶格中,铁电转变温度可以高于生长温度。铁电极化和领域,然后应演变过程中的样品的生长,和静电边界条件可能发挥重要作用。本文采用同步X射线衍射技术,在离轴射频磁控溅射法在SrTiO $_3$衬底上生长BaTiO $_3$ /SrTiO $_3$超晶格的过程中,对铁电畴、表面终止、平均晶格参数和双层膜厚度进行了同步监测。所使用的技术允许扫描时间比单层材料的生长快得多。通过在SrTiO $_3$衬底上交替生长相同的超晶格和在SrTiO $_3$衬底上交替生长20 nm SrRuO $_3$薄膜,研究了电边界条件的影响。这些实验提供了重要的见解铁电畴的形成和演变时,样品是铁电在生长过程中。
2015-12-04 cond-mat.mtrl-sci
Influence of uniaxial tensile stress on the mechanical and piezoelectric properties of short-period ferroelectric superlattice
从第一性原理出发,研究了BaTiO 3/PbTiO 3四元铁电/铁电超晶格在c轴单轴拉伸应力作用下的性质.我们表明,计算的理想拉伸强度为6.85 GPa,在单轴拉伸应力加载下的超晶格沿非极性轴变软。我们还发现,适当的单轴拉伸应力可以显著增强超晶格的压电性,压电系数d33从基态值增加约8倍,达到678.42 pC/N。压电性增强的基本机制进行了讨论。
2009-11-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anomalous exchange coupling in transition-metal-oxide based superlattices with antiferromagnetic spacer layers
在垂直磁各向异性的SrMnO 3/SrRuO 3超晶格中,矫顽场(HC)和磁场依赖的电阻率(MR)之间存在直接相关性。对于面内电流和面外磁场,磁阻在Hc处显示出急剧的跳跃。HC和高场MR也振荡的SrMnO 3间隔层的厚度分离的金属铼。由于在这些超晶格中的间隔没有移动载流子,以促进振荡耦合,我们将观察到的行为归因于自旋极化的量子隧穿的铁磁层和反铁磁有序的SrMnO 3的t2 g自旋之间的电子。
2007-07-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Liquid-crystal-like dynamic transition in ferroelectric/dielectric superlattices
通过分子动力学模拟PbTiO₃/SrTiO₃超晶格,发现铁电多畴态在升温时以类液晶方式熔化,并在不同温度分别失去平移序和取向序,形成类六角相,其畴重取向为热激活过程。
2024-05-07 cond-mat.mtrl-sci
Antiferromagnetic coupling and enhanced magnetization in all-ferromagnetic superlattices
研究了在(001)取向SrTiO $_3$上生长的La $_{0.7}$ Sr $_{0.3}$ MnO $_3$(LSMO)和SrRuO $_3$(SRO)超晶格的结构和磁性。具有20个单位晶胞(u.c.)并且变化的SRO层厚度显示在冷却通过温度时磁化强度突然下降,其中LSMO和SRO层都是铁磁性的。这种行为表明层之间的反铁磁耦合。此外,具有较薄的SRO层(n \TEXTsymbol{<} 6)的样品在10 K下表现出增强的饱和磁化强度。这些观察结果归因于界面区域中Ru和Mn离子的立体化学中可能的修改。
2006-04-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Observation of a Room Temperature Two-dimensional Ferroelectric Metal
具有减小尺寸的材料已被证明具有各种各样的奇异性质和新颖的量子态,这些通常违背教科书智慧1 -5。铁电极化和金属性是众所周知的互斥性质的例子,它们不能在大块固体中共存,因为金属中的净电场可以被自由电子完全屏蔽6。一个原子级薄的金属层覆盖绝缘层已显示出良好的导电性在室温下7。此外,可以采用穿透极化场来诱导离子位移并在金属层中产生本征极化。在这里,我们证明了铁电金属可以通过施加强极化场的铁电/单胞薄金属超晶格的形式人工合成。以这种方式,原子级薄导电层的对称性可以被破坏并由相邻的极性场操纵,从而形成二维(2D)铁电金属。所制备的(SrRuO 3)1/(BaTiO 3)10超晶格在室温下表现出原子级薄层的铁电极化和金属导电性。多管齐下的调查相结合的结构分析,电气测量,和第一性原理电子结构计算解开的共存的二维导电性的SrRuO 3单层伴随着电极化的强度。这种2D铁电金属铺平了一种新的方式来设计一个量子多状态与不寻常的共存属性,如铁电体,铁磁体和金属,由外部fields 8,9操纵。
2019-08-23 cond-mat.mtrl-sci
Structural evidence for ultrafast polarization rotation in ferroelectric/dielectric superlattice nanodomains
弱耦合铁电/介电超晶格薄膜异质结构表现出复杂的纳米级极化配置,从竞争的静电,弹性和畴壁贡献的自由能的平衡而产生。这些配置的一个关键特征是偏振可以局部地具有不沿着薄膜表面法线方向的显著分量,同时保持零净面内偏振。PbTiO 3/SrTiO 3薄膜超晶格异质结在SrTiO 3上的导电SrRuO 3底部电极上具有纳米尺度横向周期的室温条带纳米畴图案。超快时间分辨X射线自由电子激光衍射和散射实验表明,上述带隙光脉冲诱导快速传播的声脉冲和扰动的域扩散散射强度所产生的纳米级条纹域配置。与400 nm的光激发,观察到两个单独的声脉冲:高振幅的脉冲产生的强烈的光吸收在底部电极和较弱的脉冲所产生的退极化场屏蔽效应,由于吸收直接在超晶格内。纳米畴漫散射强度的皮秒尺度变化与由于均匀极化铁电体的极化-四方性耦合而导致的比预期更大的极化变化一致。偏振变化是一致的,而不是通过在条纹偏振结构的域边界处的偏振的面内分量的重新取向而促进的偏振旋转。这些铁电异质结构内的复杂的稳态配置导致先前仅通过选择大块晶体组合物可获得的极化旋转现象。
2021-07-09 cond-mat.mtrl-sci
Electrical properties of improper ferroelectrics from first principles
利用第一性原理计算,在约束电位移场D下,研究了六方晶系YMnO 3和短周期PbTiO 3/SrTiO 3超晶格的结构畸变和极性畸变的相互作用.我们发现,在YMnO 3的氧多面体的倾斜产生一个强大的极性基态,它坚持在任何选择的电边界条件。相反,在PTO/STO的反铁畸变不稳定性单独不打破反转对称性,和开路的非极性条件下恢复一个非极性状态。我们认为,这种质的差异自然提供了一个合理化的概念,从第一性原理理论的角度来看,“不当铁电性”的路线。我们讨论的影响,我们的论点的设计与增强功能的新型多铁性材料,并为对称性分析的相变。
2012-07-16 cond-mat.mtrl-sci
Theory of Polar Skyrmions in Layered Structure of Ferroelectric Perovskites
Indian Institute of Technology, Kharagpur(印度理工学院哈格普尔分校)
本文通过建立电极化与应变耦合的欧拉方程,求解出在(PbTiO3)n/(SrTiO3)n超晶格中每层具有独特拓扑数的斯格明子解,解释了无已知相互作用下极性斯格明子的形成机制,并揭示了斯格明子类型随层位置从Neel型到Bloch型的变化。
2024-09-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci