Theory of polarization enhancement in epitaxial BaTiO$_3$/SrTiO$_3$ superlattices
采用第一性原理密度泛函理论在局域密度近似下研究了外延BaTiO $_3$ /SrTiO $_3$超晶格的自发极化随组分的变化.当面内晶格参数固定为体相SrTiO $_3$的面内晶格参数时，当BaTiO $_3$含量大于40%时，计算的超晶格极化强度高于体相BaTiO $_3$的极化强度。与它们的体顺电特性相反，SrTiO $_3$层被发现是{ \it四元和极性}，具有与BaTiO $_3$层几乎相同的极化。一般的静电参数阐明了起源的极化在SrTiO $_3$层，具有重要意义的其他铁电纳米结构。
2002-11-19 cond-mat.mtrl-sci
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
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
Termination-dependent Electronic and Magnetic Properties of Ultrathin SrRuO$_{3}$ (111) Film on SrTiO$_{3}$
采用{ \it ab initio}电子结构计算方法研究了在（111）SrTiO $_{3}$衬底上生长的SrRuO $_{3}$（SRO）薄膜的电磁性质. Ru封端的SRO（111）薄膜具有较强的表面原子弛豫，而SrO $_{3}$封端的SRO（111）薄膜保持了理想钙钛矿的表面结构。Ru和SrO $_{3}$封端的SRO（111）薄膜在表面都表现出了出乎意料的层间反铁磁（AFM）结构，但具有不同的性质和机制。前者的原子力显微镜结构的结果从大的表面原子弛豫，而后者的结果从截断膜效应。有趣的是，对于SrO $_{3}$ -终止的情况下，半金属性质出现，尽管层间AFM结构。当厚度减小时，Ru端接的情况下，磁各向异性从面外易磁化轴向面内易磁化轴方向的崩塌行为发生，而SrO $_{3}$端接的情况下，磁各向异性从面外易磁化轴向面内易磁化轴方向的崩塌行为发生。
2014-02-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
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
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
Exchange bias and training effects in antiferromagnetically coupled La0.7Sr0.3MnO3 / SrRuO3 superlattices
在1.8 - 150 K温度范围内研究了反铁磁耦合La_（0.7）Sr_（0.3）MnO_3/SrRuO_3超晶格的交换偏置（EB）和训练效应（TE）。强反铁磁（AFM）层间耦合证明从交流磁化率测量。低于100 K时，由于在FM和AFM耦合条件下对应于两个铁磁（FM）层的两个Rexons状态，存在垂直磁化位移。场冷却（FC）后，交换偏置场（HEB）的显着减少时，观察到循环系统通过几个连续的磁滞回线。对HEB随场周期数（n）的变化的定量分析表明，基于触发弛豫现象的理论与我们的实验观察之间有很好的一致性。然而，根据我们的观察，关键的拟合参数K表明在重复场循环时的平滑训练效果。
2012-04-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Correlated Quantum Phenomena of Spin-Orbit Coupled Perovskite Oxide Heterostructures: Cases of SrRuO3 and SrIrO3-Based Artificial Superlattices
本综述探讨4d和5d氧化物超晶格中自旋-轨道耦合驱动的关联量子现象，涵盖结构调制、电子与磁性质，揭示超晶格设计如何催生新功能。
2023-12-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Tuning Coherent-Phonon Heat Transport in LaCoO$_3$/SrTiO$_3$ Superlattices
在纳米结构的相干声子传播的制度开辟了巨大的可能性，以控制能量收集设备，声子电路等的热导率在本文中，我们表明，相干声子的贡献很大的LaCoO 3/SrTiO 3氧化物超晶格的热导率，室温。我们表明，它们的贡献可以通过超晶格周期性的小变化进行调谐，而不改变超晶格的总厚度。使用这种策略，我们在室温下将热导率调整了20%。我们还讨论了界面混合和外延弛豫作为一个外在的，材料依赖的关键参数理解氧化物超晶格的热导率的作用。
2021-11-25 cond-mat.mtrl-sci
Unusual behaviour of the ferroelectric polarization in PbTiO$_{3}$/SrTiO$_{3}$ superlattices
采用离轴射频磁控溅射法制备了PbTiO $_{3}$ /SrTiO $_{3}$超晶格。利用X射线衍射和压电原子力显微镜研究了PbTiO $_{3}$与SrTiO $_{3}$的比例变化对铁电极化的影响。对于PbTiO $_{3}$层厚度大于结构中使用的3单元晶胞SrTiO $_{3}$厚度，发现极化随着PbTiO $_{3}$厚度减小而减小。这一观察结果证实了退偏场在薄膜中的极化降低中的主要作用。对于PbTiO $_{3}$与SrTiO $_{3}$之比小于1的样品，观察到不能用静电考虑来解释的铁电性的令人惊讶的恢复。
2005-06-17 cond-mat.mtrl-sci
Tuning photostriction in (PbTiO$_{3}$)$_{n}$/(SrTiO$_{3}$)$_{m}$ superlattices via chemical composition: An $\textit{ab-initio}$ study
本文通过第一性原理计算研究(PbTiO3)n/(SrTiO3)m超晶格，发现改变PbTiO3化学比例可定量和定性调控光致伸缩，并用解析模型预测了无光致伸缩的临界比例，为光力学应用提供新调控途径。
2024-07-31 cond-mat.mtrl-sci
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
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
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
Design of $n$- and $p$-type oxide thermoelectrics in LaNiO$_3$/SrTiO$_3(001)$ superlattices exploiting interface polarity
我们研究的结构，电子，输运，和热电性能的LaNiO $_3$ /SrTiO $_3(001)$超晶格包含无论是专门的$n$或$p$型接口或耦合接口的相反极性通过使用密度泛函理论计算与现场库仑排斥项。结果表明，在SrTiO $_3$超晶格部分诱导了明显的八面体倾斜。此外，在界面处的La-Sr距离和Ni-O面外键长表现出明显的变化约$7\,\%$的静电掺杂的符号。与大量研究的LaAlO $_3$ /SrTiO $_3$系统相反，界面处的电荷失配仅容纳在LaNiO $_3$层内，而界面极性导致能带偏移并在耦合超晶格内形成电场。电子结构的特征表明量子阱态的轨道选择性量子化。潜在的和约束引起的多带分裂的结果在复杂的圆柱形费米表面的嵌套，这取决于界面极性的趋势。热电响应的分析揭示了一个特别大的正塞贝克系数（$135~μ$ V/K）和高品质因数（$0.35$）的$p$型超晶格中的室温跨平面输运归因于SrTiO $_3$价带的参与。具有$n$ -或$p$ -型界面的超晶格显示出相反符号的交叉平面塞贝克系数，因此作为构建具有结构和电子兼容的$n$ -和$p$ -型氧化物热电体的基于氧化物的热电发电机的平台出现。
2017-02-13 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
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
Interface-induced Polarization in SrTiO$_3$-LaCrO$_3$ Superlattices
由极性和非极性钙钛矿氧化物组成的外延界面和超晶格产生了相当大的兴趣，因为它们具有用于功能器件的一系列期望的性质。本文研究了SrTiO $_3$（STO）和LaCrO $_3$（LCO）超晶格中的出射极化。通过控制极性LCO和非极性STO之间的界面，在超晶格的整个STO层中诱导极化。使用X射线吸收近边光谱和像差校正扫描透射电子显微镜位移的Ti阳离子偏离中心内TiO 6八面体沿超晶格生长方向进行测量。这种畸变引起STO和LCO层内的内建电势梯度，如通过原位X射线光电子能谱学测量的。密度泛函理论模型解释了这种行为背后的机制，揭示了内在的极性畸变和内置的电场的存在，这是由于交替的正电荷和负电荷的超晶格界面。这项研究为多层材料中载流子分离的可控极化铺平了道路，并强调了界面结构在控制这种行为中所起的关键作用。
2016-04-08 cond-mat.mtrl-sci
Control of magnetic anisotropy by orbital hybridization in (La0.67Sr0.33MnO3)n/(SrTiO3)n superlattice
异质结构界面处化学性质的不对称性提供了通过控制界面上的电荷转移和轨道杂化来设计期望的电子结构的独特机会。然而，异构界面的控制仍然是一项艰巨的任务。在这里，我们报告的调制界面耦合的（La0.67Sr0.33MnO3）n/（SrTiO 3）n超晶格通过操纵周期性的厚度与n个晶胞的SrTiO 3和n个晶胞La0.67Sr0.33MnO3。磁各向异性的易磁化轴在150 K时从面内（n = 10）旋转到面外（n = 2）取向。透射电子显微镜观察发现，（La0.67Sr0.33MnO3）n/（SrTiO 3）n界面附近的体积守恒被打破，电子从Mn向Ti的3d轨道转移。伴随着电荷转移的轨道杂化导致在界面处3d 3 z2-r2轨道的优先占据，这引起沿面外方向的更强的电子跳跃积分和对应的面外磁易轴（n = 2）。我们证明了强关联氧化物超晶格中的界面轨道杂化可能是一种很有前途的方法，以定制电子和磁性能的设备应用。
2017-09-12 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectric and anti-ferroelectric coupling in superlattices of paraelectric perovskites at room temperature
从外延SrTiO $_3$ /BaZrO $_3$超晶格的介电和结构测量的结果揭示的属性，不能简单地解释在单膜上的组成材料的测量。对于大的超晶格周期性（20/20和38/38结构，即其中每个SrTiO 3和BaZrO 3层分别为20或38个晶胞厚的样品），电容-电压曲线指示室温铁电性。对于较小的周期性（7/7和15/15），观察到反铁电型行为，表明单个极性层之间的强耦合。这与最近的二次谐波产生结果一致[A.Q. Jiang等人，J.Appl.Phys.93，1180（2003）]中的方法来研究SrTiO $_3$ /BaTiO $_3$超晶格中的有序性。然而，这里研究的结构的两种成分都是顺电的。应变诱导室温铁电性在SrTiO $_3$和这些层之间的距离依赖性耦合提出的机制，导致所观察到的行为。
2003-06-17 cond-mat.mtrl-sci
Dimensional crossover of polaron dynamics in Nb:SrTiO3/SrTiO3 superlattices: Possible mechanism of thermopower enhancement
利用光谱技术研究了Nb：SrTiO_3/SrTiO_3超晶格的电动力学性质。在这些超晶格中，已经报道了随着Nb：SrTiO 3层厚度的减小，塞贝克系数（S）的大幅增强[参见H. Ohta等人，自然之母。6，129（2007）]。通过对光谱的分析，我们发现极化子在决定超晶格的电动力学性质中起着重要的作用。随着Nb：SrTiO 3层厚度从11个降低到1个晶胞，我们观察到极化子有效质量和弛豫时间增加了3倍。这种增加归因于极化子从3D到准2D的维度交叉。此外，在低维度的极化子的改性性质增强了氧化物超晶格的热电性能，同时增加S和防止载流子迁移率的降低。我们的研究结果表明，强的电子-声子耦合可以提供一个替代的途径，在寻找高效的热电材料。
2010-04-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
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
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
Anisotropy and Current Control of Magnetization in SrRuO$_3$ SrTiO$_3$ Heterostructures for Spin-Memristors
神经形态电路中基于自旋电子学的非易失性元件提供了以低功耗实现新功能的可能性。在这方面，积极研究电流控制的磁化电开关。具有垂直磁各向异性（PMA）的复合氧化物异质结构由生长在SrTiO $_3$（STO）上的SrRuO $_3$（SRO）组成，是强有力的材料竞争者。利用晶体取向，这种简单的异质结构中的磁各向异性可以被调谐以呈现完美的或略微倾斜的PMA。在这里，我们研究了电流诱导的磁化调制在这样的定制铁磁层与强自旋轨道耦合（Pt）的材料，利用自旋霍尔效应。我们发现SRO/STO异质结构之间的磁各向异性的显着差异，表现在第一和第二谐波磁阻测量。电流感生磁化切换可以实现与自旋轨道转矩，但对于具有完美的PMA的系统，这种切换是概率的高对称性的结果。PMA的轻微倾斜可以打破这种对称性，并允许实现确定性切换。因此，对异质结构的磁各向异性的控制提供了对切换方式的控制。基于我们的研究结果，我们提出了一个三端自旋电子忆阻器，磁隧道结设计，显示了几个电阻状态控制的电荷。非易失性状态可以通过施加面内电流通过SOT写入，并且通过施加小的面外电流作为隧道电流读出。根据SRO层的各向异性，写入机制是确定性的或概率性的，从而允许出现不同的功能。我们设想，概率性MTJ可以用作突触，而确定性设备可以模拟神经元
2021-05-01 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Electron-lattice instabilities suppress cuprate-like electronic structures in SrFeO$_3$/SrTiO$_3$ superlattices
利用{ \it ab initio}密度泛函理论，我们探讨了金属$d^4$ SrFeO $_3$限制在$d^0$介电SrTiO $_3$之间的超晶格几何结构的薄层的行为。我们发现绝缘SrTiO $_3$间隔层的存在强烈影响SrFeO $_3$的电子性质：对于单一的SrFeO $_3$层约束到其体立方结构，费米面是二维的，嵌套的，类似于空穴掺杂的超导铜氧化物。然而，Jahn-Teller不稳定性耦合到八面体倾斜模式，以消除这种简并性，从而导致绝缘超晶格。
2009-08-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Upper limit to magnetism in LaAlO3/SrTiO3 heterostructures
用极化中子反射仪（PNR）测量了四种LaAlO_3/SrTiO_3超晶格的中子自旋相关反射率。该实验意味着在1.7 K下由11 T磁场诱导的磁化强度的上限为2 emu/cm 3。超晶格的SQUID磁力测量偶尔发现增强的时刻，可能是由于实验文物。这些意见设置重要的限制理论，这意味着一个强烈增强的磁性之间的界面LaAlO 3和SrTiO 3。
2011-09-06 cond-mat.mtrl-sci
Ab Initio Study of the Intrinsic Exchange Bias at the SrRuO$_3$/SrMnO$_3$ Interface
在最近的一份报告中（S。Dong等人，103，127201（2009）），提出了两种（相关的）机制来理解存在于涉及G型反铁磁钙钛矿的氧化物异质结构中的固有交换偏置。第一种机制是由Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用驱动的，这是一种自旋-轨道耦合效应。第二个是由铁电极化引起的，它只在涉及多铁性的异质结构中起作用。以SrRuO $_3$ /SrMnO $_3$超晶格为模型系统，通过密度泛函计算验证了这两种方案.这一原理证明计算提供了令人信服的证据，定性地支持这两种建议。
2011-12-21 cond-mat.mtrl-sci
Correlation-driven eightfold magnetic anisotropy in a two-dimensional oxide monolayer
二维系统中的工程磁各向异性具有巨大的科学和技术意义。二维磁体普遍表现出的单轴各向异性只有两个稳定的自旋方向，需要在状态之间进行180度的自旋切换。通过在（SrRuO3）1/（SrTiO3）N超晶格中诱导自旋重取向，我们发现了磁性SrRuO3单层膜的八重各向异性，其中Ru自旋的易磁化轴由单轴方向（N = 1和2）转变为八重方向（N = 3，4，5）.<001><111>这种八重各向异性使71和109度的自旋开关SrRuO3单层，类似于71和109度的铁电BiFeO3极化开关。第一性原理计算表明，增加SrTiO 3层的厚度诱导紧急相关驱动的轨道有序，调谐自旋轨道相互作用和重新定向的SrRuO 3单层易轴。我们的工作表明，可以利用相关效应来大幅改变自旋轨道相互作用，稳定二维磁体中前所未有的特性，并为低功耗，多态器件应用开辟丰富的机会。
2020-04-23 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
Imaging of Strain Driven Magnetic Domains and Strong Spin-Phonon Coupling in Epitaxial Thin Films of SrRuO3
用脉冲激光沉积法生长了具有大应变无序的SrRuO 3外延薄膜，磁性测量显示出两个明显的转变温度。对于第一次，我们提出了视觉演变的磁畴在这两个过渡使用磁力显微镜对这些薄膜。该研究清楚地表明，对应于两种转变的磁各向异性是不同的。据观察，垂直磁各向异性是占主导地位的薄膜，这导致在域自旋取向优选在面外方向。拉曼光谱研究表明，磁性有序对晶格结构有很大的影响。通过对磁跃迁附近声子谱的分析，发现在LSAT和SrTiO 3单晶衬底上生长的SrRuO 3薄膜存在较强的自旋-声子耦合，自旋-声子耦合强度（λ）分别为λ ~ 5 cm-1和λ ~ 8.5 cm-1。
2020-01-12 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
Fermi level density of states modulation without charge transfer in nickelate superlattices
利用第一性原理密度泛函理论计算了（LaNiO 3）m/（SrTiO 3）n超晶格的电子响应.据发现，费米能级态密度的金属镍酸盐层显着降低，而没有在界面附近的绝缘SrTiO 3的电荷转移。这种类型的电子状态的重新分布是明显不同于其他界面现象，如电荷和轨道重建。我们的结果为理解镍酸盐和其他过渡金属氧化物异质结构提供了新的思路。
2014-01-17 cond-mat.mtrl-sci
Metallic interface in non-SrTiO3 based titanate superlattice
报道了用脉冲激光沉积法制备全钙钛矿莫特绝缘体/带绝缘体YTiO 3/CaTiO 3超晶格。原位反射高能电子衍射、X射线衍射和X射线反射率的组合证实了以逐层模式生长的膜的高质量。电输运测量结果表明，在YTiO_3/CaTiO_3界面处形成了非SrTiO_3基二维电子气体系。这些研究提供了另一条路线，在追求复杂的氧化物二维电子气系统，这使得获得更深入的了解异国情调的多体现象在这样的接口。
2015-11-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Detection of the Chiral Spin Structure in Ferromagnetic SrRuO$_3$ Thin Film
SrRuO $_3$（SRO）薄膜及其异质结构由于具有拓扑霍尔效应和Skyrmions等独特的性质而引起人们的广泛关注。理解这些SRO性质的关键是自旋构型的研究。在这里，我们进行共振软X射线散射（RSXS）在氧的K-边，以调查的自旋配置的4晶胞SRO薄膜，外延生长在单晶SrTiO $_3$。在磁场（~0.4特斯拉）下的RSXS信号清楚地示出了围绕镜面反射的磁二向色性图案。对RSXS信号的模型计算表明，磁二向色性图案起源于该SRO薄膜中的Néel型手性自旋结构。我们相信，所观察到的自旋结构的SRO系统是一个关键的信息，了解其有趣的磁性和输运性质。
2020-04-17 cond-mat.mtrl-sci
Doping-induced dimensional crossover and thermopower burst in Nb-doped SrTiO$_3$ superlattices
利用先进的从头计算方法，我们描述了在短周期（$\simeq$ 4 nm）Nb掺杂的SrTiO $_3$超晶格中二维电子气的形成和限制随Nb掺杂的变化.我们预测完全的二维限制掺杂浓度高于70%。在协议与以前的意见，我们发现在室温下一个大的热功率增强。然而，这种效果主要是由稀释的移动电荷在众多的弱占领带。作为一般规则，我们的结论是，在类似的异质结热电势将得到更大的增强弱，raveness比紧的空间限制。
2013-09-19 cond-mat.mes-hall 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
Interface reconstruction in superconducting CaCuO2/SrTiO3 superlattices: A hard x-ray photoelectron spectroscopy study
在这里，我们报告最近发现的超导人工超晶格的基础上绝缘CaCuO 2和SrTiO 3块的界面重构。硬X射线光电子能谱学表明，价带对齐防止任何电子重建的两个块之间的直接电荷转移。我们证明了静电内建电位被抑制的碱土界面平面中的氧再分布。通过使用高氧化性生长条件，可以增加重构界面中的氧配位，导致铜酸盐块的空穴掺杂，从而导致超导性的出现。
2013-02-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ultrafast Demagnetization Governed by Spin Fluctuations in CaRuO$_{3}$/SrTiO$_{3}$ Superlattice
Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics, Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院物理研究所凝聚态物理国家实验室）；School of Physical Sciences, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学物理科学学院）；Songshan Lake Materials Laboratory（松山湖材料实验室）
研究CaRuO3/SrTiO3超晶格中异常加速的退磁现象，通过结合三温度模型与自洽重整化理论，发现自旋涨落增强的电子-自旋散射顶点主导超快动力学，为设计可调谐超快自旋电子器件提供新范式。
2026-07-03 cond-mat.mtrl-sci
Polarization enhancement in two- and three-component ferroelectric superlattices
采用第一性原理密度泛函理论计算技术研究了在SrTiO 3衬底上外延生长的短周期CaTiO 3/SrTiO 3/BaTiO 3超晶格的组分依赖的结构和极性性质。在BaTiO_3含量大于30%的二元和三元超晶格中发现了相对于体相四元BaTiO_3的极化增强。单个BaTiO_3层的厚度被确定为控制极化改善的重要因素。此外，三组分超晶格中的反转对称性破缺的程度可以通过改变组分层的厚度来控制。在这个大家族的结构中允许的灵活性使它们非常适合现代纳米机电设备中的各种应用。
2005-05-19 cond-mat.mtrl-sci
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
Hidden Ladder in SrMoO$_3$/SrTiO$_3$ Superlattices: Experiments and Theoretical Calculations
双层钙钛矿氧化物Sr $_3$ Mo $_2$ O $_7$被认为是一个“隐藏的阶梯”系统，在费米能级附近具有宽的和窄的能带，对于该系统，高- $T_{\rm c}$超导性被期望。然而，合成的困难，特别是在制备无氧缺陷的样品时，会阻碍超导性的观察。在本研究中，我们利用人工超晶格与绝缘的SrTiO $_3$块体构建了双层SrMoO $_3$块体，（SrMoO $_3$）$_m$ /（SrTiO $_3$）$_t$（$m = 2, 4$ ; $t = 4$）。第一性原理计算表明，双层结构的SrMoO $_3$（$m = 2$）在费米能级附近具有宽-窄带结构，与Sr $_3$ Mo $_2$ O $_7$的结构非常相似.通过增加SrTiO $_3$层的数目，$t$，强烈抑制沿$k_z$方向的分散。然而，在0.1K以下没有观察到超导性。我们讨论了目前的薄膜的超导电性的基础上，扫描透射电子显微镜和能带结构计算的结果的情况下。
2020-12-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magnetic anisotropic pinning and symmetric breaking induced by interfacial coupling in topological-like ruthenate superlattices
University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；Quantum Science Center of Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area（粤港澳大湾区量子科学中心）；Chinese Academy of Sciences（中国科学院）
通过界面耦合调控拓扑类钌酸盐超晶格中的自旋结构，发现非共线自旋配置和强各向异性钉扎，克服DMI影响，展示界面工程在自旋电子学中的应用潜力。
2026-02-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
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
High-sensitivity of initial SrO growth on the residual resistivity in epitaxial thin films of SrRuO$_3$ on SrTiO$_3$ (001)
高结晶度、低剩余电阻率的SrRuO $_3$（SRO）薄膜的生长是研究其本征性质的关键。这里，利用吸附控制生长技术，发现TiO $_2$封端的SrTiO $_3$（STO）（001）衬底上的初始SrO层的生长条件对于在随后生长的所得SRO膜中实现低RR是至关重要的。优化的初始SrO层显示出$c$（2 × 2）的超结构，其特征在于通过电子衍射，然后生长一系列具有不同厚度的SRO膜（$t$）。所得的SRO膜表现出优异的结晶度，正交相低至$t \approx$ 4.3 nm，这是由高分辨率X射线测量证实。通过对SRO斜方（021）反射的方位角X射线扫描，我们发现了四个以斜方SRO [001]为主的结构域，沿立方STO [010]方向。主要结构域的数量取决于$t$、STO错切角（$α$）和错切方向（$β$），对于$t \approx$ 26.6 nm和（$α$，$β$）~（0.14 $^{\rm o}$，5 $^{\rm o}$），给出约92 $\%$的体积分数。另一方面，金属和铁磁性质在低至$t \approx$ 1.2 nm时得到很好的保持。残余电阻率比（RRR = $ρ$（300 K）/ $ρ$（5 K））从$t \approx$ 28.5 nm的77.1降低到$t \approx$ 1.2 nm的2.5，而$ρ$（5 K）从$t \approx$ 28.5 nm的2.5 $μΩ$ …
2021-05-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Electronic Structure of Oxide Interfaces: A Comparative Analysis of GdTiO$_3$/SrTiO$_3$ and LaAlO$_3$/SrTiO$_3$ Interfaces
在过去的十年里，在两个绝缘氧化物之间的界面处形成的二维电子气（2DEG）中的涌现相引起了人们的极大关注。本文对莫特绝缘体GdTiO $_3$（GTO）和能带绝缘体SrTiO $_3$（STO）之间的界面进行了从头算电子结构计算，并将计算结果与广泛研究的LaAlO $_3$ /SrTiO $_3$（LAO/STO）界面的结果进行了比较.我们的GTO/STO结果与实验非常吻合，但定性不同于LAO/STO。与LAO/STO相比，我们发现超晶格和薄膜几何结构中的界面载流子密度为0.5 $e^{-}$ /Ti，与GTO厚度无关。LAO/STO中的超晶格几何提供了与GTO/STO中定性相同的结果。另一方面，对于薄膜几何形状，界面载流子密度仅在超过LAO的阈值厚度时增加。真空表面的正电荷补偿了界面处的二维电子气，在两个系统中也表现出不同的行为。顶部GTO层被发现是绝缘的，由于相关驱动的电荷反折，而顶部LAO层是金属内带理论，并可能成为绝缘的，由于表面无序或表面重建。
2015-05-09 cond-mat.mtrl-sci
Observation of Mermin-Wagner behavior in LaFeO$_3$/SrTiO$_3$ superlattices
本研究利用μ子自旋旋转光谱观测LaFeO$_3$/SrTiO$_3$超晶格，发现单个LaFeO$_3$单层中磁矩持续涨落，验证了Mermin-Wagner定理，并展示维度对超薄膜磁性的调控作用。
2024-05-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Large Magnetoelectric Response in Sr2IrO4/SrTiO3 superlattices with non-equivalent interfaces
薄膜中的大磁电响应对于高通量和高密度微电子应用是高度期望的。然而，单相化合物中的d 0规则通常导致铁电有序和磁有序之间的弱相互作用;复合材料中通过弹性共振的磁电耦合限制了它们在宽带上的薄膜集成。在这里，我们实现了并发的铁电和反铁磁相变在Sr 2 IrO 4/SrTiO 3超晶格通过人工设计的周期性非等效接口，其中最大的磁电系数为~980 mV cm-1 Oe-1可以测量。同步辐射X射线吸收谱和电子能量损失谱表明，在界面Ti离子处存在不平衡的电子占据。从微扰计算和数值结果，强耦合的反铁磁性和非对称电子占领介导的自旋轨道相互作用导致一个大的体磁电响应。这种原子剪裁的量子序参量在3d和5d氧化物提供了一个替代途径，对强磁电效应与薄膜集成。
2019-10-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Interface properties and built-in potential profile of a LaCrO$_3$/SrTiO$_3$ superlattice determined by standing-wave excited photoemission spectroscopy
LaCrO $_3$（LCO）/ SrTiO $_3$（STO）异质结由于沿（001）的极性不连续性、两种不同且可控的界面结构[（LaO）$^+$ /（TiO $_2$）$^0$和（SrO）$^0$ /（CrO $_2$）$^-$ ]以及界面诱导极化而引起人们的兴趣。在这项研究中，我们已经使用软和硬X射线驻波激发光电子能谱（SW-XPS）产生的元素深度分布和界面特性，带对齐，和深度分布的界面诱导的内置电位在两个组成氧化物的定量测定。我们观察到一个交替的界面结构：在LCO $_\textbf{top}$ /STO $_\textbf{bottom}$界面处的一个带正电荷的（LaO）$^+$ /（TiO $_2$）$^0$中间层和在STO $_\textbf{top}$ /LCO $_\textbf{bottom}$界面处的一个带负电荷的（SrO）$^0$ /（CrO $_2$）$^-$中间层。使用核心级SW数据，我们已经确定了物种的深度分布，包括通过接口，这些结果是在良好的协议与扫描透射电子显微镜和电子能量损失谱（STEM-EELS）映射的局部结构和组成。SW-XPS还使得能够从LCO/STO超晶格（SL）的价带（VB）光谱对LCO贡献的和STO贡献的矩阵元素加权态密度（MEWDOS）进行去卷积。监测随探测曲线变化的去卷积MEWDOS位移的VB边缘，在两种组成氧化物中观察到交替电荷诱…
2018-08-31 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
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
Airy-function electron localization in the oxide superlattices
氧化物超晶格和微结构有望创造出具有前所未有功能的新型器件。最近制造的晶格匹配的钙钛矿钛酸盐（SrTiO 3）n/（LaTiO 3）m的超晶格的密度泛函研究揭示了一个经典的楔形电位起源于一个带电的La原子片的库仑电位。电势反过来限制了薄片附近的电子，导致电子态的Airy函数局部化。磁性被抑制的结构与一个单一的LaTiO 3单层，而体反铁磁性恢复在结构与较厚的LaTiO 3，与一个狭窄的过渡区分离的磁性LaTiO 3和非磁性SrTiO 3。
2004-09-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Optical Signature of Moiré Superlattices Formed by Twisted SrTiO$_3$ Membranes
Rice University（莱斯大学）；University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学）；North Carolina State University（北卡罗来纳州立大学）；Max Planck Institute for Solid State Research（马克斯·普朗克固体的研究研究所）
通过制备毫米级扭转SrTiO$_3$双层膜，发现由不对称扭转界面增强的低频振动模式，并观察到强二次谐波产生，揭示了扭转氧化物的结构行为及调控声子和非线性光学性质的途径。
2026-06-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Structural origins of the properties of rare earth nickelate superlattices
在LaNiO 3/SrTiO 3超晶格的NiO 6八面体倾斜定量使用位置平均会聚束电子衍射在扫描透射电子显微镜。结果表明，保持氧八面体连接整个接口控制的八面体倾斜的LaNiO 3层，它们的晶格参数和它们的输运性质。与在一侧连接到衬底的膜和层不同，超晶格中的后续LaNiO 3层表现出八面体倾斜向体值的弛豫。这种弛豫促进SrTiO 3层的相关倾斜，并与导电性增强的LaNiO 3层的超晶格相对于个别薄膜。
2013-01-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
