Strongly coupled phase transition in ferroelectric/correlated electron oxide heterostructures
采用脉冲激光外延法在SrTiO 3衬底上制备了由Pb（Zr 0. 2 Ti 0. 8）O 3和相关电子氧化物（CEO）La 0. 8 Sr 0. 2 MnO 3组成的铁电/相关电子氧化物异质结构。空穴积累在C2 H2O CEO层的铁电层的异质结构，导致在绝缘体-金属过渡的实质上修改。特别是，我们的厚度依赖性的研究表明，在运输和磁性的急剧变化强烈耦合到载流子的铁电场效应，这是局限于界面附近的调制。因此，我们的研究结果提供了重要的证据，强铁电场效应的控制，可以实现在10纳米（10纳米）异质结构，产生至少100,000倍的电阻率变化。
2012-07-19 cond-mat.mtrl-sci
Nickel oxide-based heterostructures with large band offsets
我们目前的研究结果的异质结构的基础上的p型氧化镍（NiO）与n型氧化物半导体氧化锌（ZnO）和氧化镉（CdO）的电子输运。NiO是应用于（光）电子器件的理想候选物。然而，由于其小的电子亲和势，异质结与大多数n型氧化物半导体表现出导电和价带偏移在异质界面超过1 eV。ZnO/NiO结表现出所谓的II型能带排列，使得电子-空穴复合成为电流可以垂直流过该结构的唯一过程。然而，这些异质结显示出在有效的光电子器件中具有实际用途，如在此通过我们的UV转换透明太阳能电池所例示的。这些器件尽管具有高转换效率，但存在两个连接到II型界面的光激活复合通道，我们在这里更详细地识别和分析其中之一。此外，CdO/NiO接触进行了研究-异质结构，甚至更大的带偏移，从而实现III型带对齐。这种情况在理论上使一个2维电子系统的拓扑保护状态组成的发展。我们目前的实验表明，CdO/NiO异质结构确实主机的导电层，在这两种材料中不存在时，分别研究。
2019-10-29 cond-mat.mtrl-sci
On the origin of field-like spin-orbit torques in heavy metal-ferromagnet-oxide thin film heterostructures
我们测量了不同重金属（HM）/普通金属（NM）间隔层/铁磁体（FM）/氧化物（MgO和HfOx/MgO）异质结构中电流诱导的自旋轨道矩，特别是类场（FL）分量的厚度和温度（T）依赖性。这些样品中的FL扭矩源自由HM中的自旋霍尔效应（SHE）产生的自旋电流。对于足够薄的FM层，该自旋电流的大部分可以到达FM/氧化物界面，T相关的自旋散射可以产生强FL扭矩，在某些情况下，与NM/FM界面处施加的扭矩符号相反。
2016-08-16 cond-mat.mtrl-sci
Novel phenomena in transition-metal oxide thin films and heterostructures with strong correlations and spin-orbit coupling
本文综述了受强关联与自旋-轨道耦合作用的过渡金属氧化物薄膜及异质结的实验与理论研究，介绍了异质结结合关联与拓扑产生的新型物态，并展望了该领域的未来研究方向。
2025-04-17 cond-mat.mtrl-sci
Oxide layer dependent orbital torque efficiency in ferromagnet/Cu/Oxide heterostructures
本研究针对轨道转矩效率的决定机制问题，系统探究不同氧化物下Cu/氧化物界面轨道Rashba-Edelstein效应主导的轨道转矩变化，发现其变化幅度约2倍，且Cu与氧的电子跃迁是关键因素，为界面手性轨道Rashba织构的材料设计提供依据。
2023-07-19 cond-mat.mtrl-sci
Chemical state detection and charge transfer in complex oxide heterostructures via in situ Auger Electron Spectroscopy
University of Southern California（南加州大学）
本研究通过原位Auger电子能谱技术，实现了对复杂氧化物异质结构中氧化状态和电荷转移过程的高精度检测，为界面化学的监控与控制提供了新的方法。
2025-12-27 cond-mat.mtrl-sci
Electrical Control of Large Rashba Effect in Oxide Heterostructures
对于自旋电子器件，非常需要通过外部电场有效地调谐的大Rashba效应。利用第一性原理计算，我们证明了在Bi（Sc/Y/La/Al/Ga/In）O3/PbTiO 3异质结构中，大的Rashba分裂被锁定在导带底，费米能级的位置通过其化学计量比被精确控制。在对称和非对称异质结构中分别实现了完全可逆的Rashba自旋织构和Rashba分裂强度随铁电极化反转的剧烈变化。通过人工调节局域铁电位移和轨道杂化，证实了局域电势梯度和轨道重叠对劈裂强度剧烈变化的协同作用。这些结果提高了在自旋电子器件中利用Rashba自旋轨道耦合的可行性。
2019-09-09 cond-mat.mtrl-sci
Using ultrashort optical pulses to couple ferroelectric and ferromagnetic order in an oxide heterostructure
利用时间分辨二次谐波（SHG）技术研究铁电/铁磁氧化物异质结构，实现了超快时间尺度上电磁序耦合的全光检测和控制.我们利用飞秒光脉冲改变Ba $_{0.1}$ Sr $_{0.9}$ TiO $_{3}$（BSTO）/La $_{0.7}$ Ca $_{0.3}$ MnO $_{3}$（LCMO）异质结的自旋取向，并利用二次谐波选择性地探测铁电响应。在这种异质结构中，泵浦脉冲光激发LCMO中的非平衡准粒子，这些准粒子在几十皮秒的时间尺度上经历自旋晶格弛豫之前与声子快速相互作用。这减少了LCMO中的自旋-自旋相互作用，通过磁致伸缩对BSTO施加应力。然后，这通过压电效应在比从LCMO到BSTO的激光诱导热扩散快得多的时间尺度上修改FE极化。因此，我们已经证明了超快间接磁电效应介导的FE/FM异质结构通过弹性耦合，与时间尺度主要由自旋晶格弛豫FM层。
2015-01-08 cond-mat.mtrl-sci
Interface relaxation and electrostatic charge depletion in the oxide heterostructure LaAlO3/SrTiO3
执行密度泛函理论内的分析，我们开发洞察氧化物异质结构LaAlO 3/SrTiO 3的结构和电子性质。静电表面效应从内部晶格畸变分解，以澄清它们的相互作用。我们首先研究了无表面多层膜系统的界面弛豫，并分别研究了衬底-薄膜系统的表面效应。虽然在界面处的TiO 6八面体的伸长增强了金属性，但由于电荷耗尽的增加，膜厚度的减小具有相反的效果。然而，这两种效应的相互作用，反映了在基板膜系统的全晶格弛豫，强烈依赖于膜的厚度。薄膜厚度小于4层LaAlO 3时，TiO 6畸变图案的反转导致绝缘状态。
2009-03-30 cond-mat.mtrl-sci
Hidden peculiar magnetic anisotropy at the interface in a ferromagnetic perovskite-oxide heterostructure
理解和控制铁磁薄膜的界面磁性对于自旋电子器件的应用是至关重要的。然而，使用传统的磁力测量法，很难将它们与体特性分开检测。在此，利用La0.6Sr0.4MnO3（LSMO）/LaAlO 3（LAO）/Nb掺杂SrTiO 3（001）单势垒异质结构中的隧穿各向异性磁电阻，我们揭示了在LSMO/LAO界面处沿[110]c方向存在一种特殊的双重磁各向异性（MA），这在体LSMO中是没有观察到的.该MA显示出未知的行为，即在LSMO中费米能级以下0.2 eV的能量处，易磁化轴旋转90°。我们把这种现象归因于在LSMO界面的eg和t2 g带之间的过渡。我们的发现和理解的MA的能量依赖性的方法证明了一种新的可能性，通过控制氧化物异质结构的能带结构的界面磁性能的有效控制。
2017-06-20 cond-mat.mtrl-sci
Thickness dependent properties in oxide heterostructures driven by structurally induced metal-oxygen hybridization variations
厚度驱动的电子相变在不同类型的功能性钙钛矿异质结构中被广泛观察到。然而，不确定性仍然存在，这些影响是否仅仅是由于空间限制，对称性破缺，或者更确切地说，随着膜厚度的变化，结构的变化。在这里，我们提出了直接的证据，氧2 p和Mn 3d轨道（p-d）杂化耦合到层依赖的八面体倾斜内的La 2/3Sr 1/3 MnO 3膜驱动的界面八面体耦合的松弛。通过界面结构工程减少八面体倾斜，实现了居里温度的提高。原子分辨晶格，电子和磁性结构与X-射线吸收光谱一起证明了在相关氧化物异质结构中广泛观察到的维度效应中厚度相关的p-d杂化的核心作用。
2017-01-27 cond-mat.mtrl-sci
Direct Observation and Control of Surface Termination in Perovskite Oxide Heterostructures
量子材料的界面行为导致了诸如二维电子气、量子相变和亚稳功能相等涌现现象。用于原位和实时表面敏感表征的探针对于外延合成的主动监测和控制以及因此异质结构和超晶格的原子尺度工程至关重要。终端切换，特别是作为一个界面的过程中的三元复合氧化物，已被研究使用各种探针，往往是非原位，然而，这种现象的直接观察是缺乏的。为了解决这个问题，我们建立了原位和实时反射高能电子衍射和俄歇电子能谱脉冲激光沉积，提供薄膜沉积过程中的表面结构和成分信息。利用这种独特的能力，我们表明，第一次，直接观察和控制表面终止在复杂的氧化物异质结构的SrTiO 3和SrRuO 3。密度泛函理论计算捕获所观察到的结构的能量和稳定性，并阐明其电子行为。该演示开辟了一种新的方法来监测和控制原子尺度的材料组成，使下一代异质结构能够控制新兴现象，以及电子，光子学和能源应用。
2021-02-09 cond-mat.mtrl-sci
Strain-induced magnetization control in an oxide multiferroic heterostructure
利用电场控制磁性是新型自旋电子器件和未来纳米电子学的研究目标。因此，多铁性异质结构引起了人们的极大兴趣。在这里，我们提供的实验证据，并支持DFT分析，在La0.65Sr0.35MnO3（LSMO）薄膜的过渡到一个稳定的铁磁相，这是由铁电BaTiO 3（BTO）衬底，可以通过施加外部电场修改的结构和应变特性引起的。用同步辐射对Mn L边缘进行的X射线磁圆二色性（XMCD）测量显示，实际上两个磁转变作为温度的函数，对应于BTO衬底的结构变化。我们还表明，铁磁性，在室温下的原始条件下缺席，可以建立通过电开关的BTO铁电畴在面外方向。目前的研究结果证实，电诱导应变可以用来控制磁性的多铁性氧化物异质结构。
2022-06-06 cond-mat.mtrl-sci
Interfacial charge-transfer in 3d/5d complex oxide heterostructures
Karlsruhe Institute of Technology（卡尔斯鲁厄理工学院）；European Synchrotron Radiation Facility (ESRF)（欧洲同步辐射装置）
研究通过分析SrIrO3与多种3d氧化物超晶格，揭示了界面电荷转移的定量框架，发现电负性差异驱动带对齐是主导机制，并展示了界面调控自旋态的能力。
2026-03-26 cond-mat.mtrl-sci
General considerations of the electrostatic boundary conditions in oxide heterostructures
这是一本书的章节，涵盖了氧化物表面和界面的静电稳定性的一般考虑。
2011-05-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Theory of enhanced dynamical photo-thermal bi-stability effects in cuprous oxide/organic hybrid heterostructure
我们从理论上证明了在氧化亚铜量子阱和DCM 2：CA：PS有机化合物之间的界面上的温度图案中的多个双稳区的形成。通过CA的“溶致变色”作用，使DCM 2的Frenkel分子激子与氧化亚铜中的$1S$四极Wannier-Mott激子发生共振.由此产生的混合物是热化与周围的氦浴。这导致激光场与四极激子能带失谐的强烈非线性温度依赖性，这与温度诱导的Wannier激子能量的红移有关。对失谐量的数值上下扫描揭示了类高斯分布的温度分布。所获得的\emph{multiple}双稳态区域比实验观察到的块状氧化亚铜中的双稳态（$μeV$）大至少三个数量级（$meV$）。有效吸收曲线表现出高度不对称的行为为Frenkel类（以上的$1S$能量）和Wannier类（以下的$1S$能量）分支的混合。
2007-05-05 cond-mat.mtrl-sci
Oxide Heterostructures from a Realistic Many-Body Perspective
氧化物异质结构是一种新的设计材料，它为工程挑战电子特性，特别是超越有效的单粒子描述的相关效应提供了可能性。这篇简短的评论试图突出一些要求高的方面和问题，目的是从第一原理描述遇到的物理学。本文将简要介绍密度泛函理论与动力学平均场论相结合的方法来研究强关联氧化物中的多体效应。所讨论的示例涉及突出的莫特带绝缘类型和带-带绝缘类型的氧化物异质结构，其中不同的电子特性可以稳定在单个结构化氧化物材料内。
2018-08-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Epitaxy enhancement in oxide/tungsten heterostructures by harnessing the interface adhesion
本研究发现在Al$_{2}$O$_{3}$和MgO衬底上生长单晶钨薄膜时，尽管存在晶格失配，但蓝宝石与钨更强的界面附着力与化学键合及界面钨层重构能提升晶体质量，并成功制备了适用于自旋电子学的高质量钨/CoFe磁性异质结构。
2023-11-30 cond-mat.mtrl-sci
Tuning the work function in transition metal oxides and their heterostructures
在实验室中开发新型功能材料与基于计算机的化合物模拟相结合，使微观尺度上的材料设计愿景不断接近现实。对于许多应用来说，界面和表面现象而不是本体性质是关键。材料-真空界面的最基本性质之一是将电子转移穿过该边界所需的能量，即功函数。它是许多应用的关键参数，包括有机电子学、场电子发射器和电子能量转换器。过渡金属氧化物通常在高温下非常耐降解，为此类器件提供了有前途的材料类别。我们对钙钛矿氧化物进行了系统的研究，提供了参考值，并且同样重要的是，报告了材料趋势和功函数的可调性。我们的研究结果确定和分类的功函数的依赖关系的几个参数，包括特定的表面终止，表面重建，氧空位，和异质结构。
2016-04-19 cond-mat.mtrl-sci
Contrary Effect of B and N Doping into Graphene and Graphene Oxide Heterostructures with MoS$_2$ on Interface Function and Hydrogen Evolution
二硫化钼（MoS $_2$）作为一种高效、低成本的制氢光催化剂受到关注，但其电导率低，光生载流子复合率高。在这项工作中，我们研究了MoS $_2$异质结构与石墨烯变体（GV），包括石墨烯，氧化石墨烯，以及它们的硼和氮掺杂的变体，通过使用第一性原理计算。对石墨烯和氧化石墨烯复合材料进行了系统的比较，阐明了B和N掺杂对界面功能和析氢的相反影响。我们发现，在形成的接口的一些量的电子电荷转移从GV侧的MoS $_2$层，诱导界面偶极子的创建和功函数的减少，这是更明显的氧化石墨烯复合材料。此外，我们的研究结果表明，N掺杂通过形成施主型界面态来增强界面功能，而B掺杂通过形成受主型界面态来降低这些功能。然而，B掺杂体系表现出较低的吉布斯自由能差的GV侧的氢吸附比N掺杂体系，这值得考虑在新的功能光催化剂的设计。
2020-11-25 cond-mat.mtrl-sci
Strain engineering of epitaxial oxide heterostructures beyond substrate limitations
提出通过插入并调控超薄界面层的应变弛豫，在单一衬底上实现氧化物异质结构连续可调大应变，并在 BiFeO3 中获得连续 O-R-T 相变。
2021-01-29 cond-mat.mtrl-sci
Orbital to charge current conversion in copper oxide heterostructures
School of Mechanical Engineering, Yeungnam University（庆北大学机械工程学院）
通过铁磁共振轨道泵浦，研究CuO厚度对轨道到电荷电流转换的影响，揭示轨道自由度在轨道电子学中的重要作用。
2026-03-05 cond-mat.mtrl-sci
Dynamic motion of polar skyrmions in oxide heterostructures
该研究通过相场模拟揭示氧化物异质结构中极性斯格明子在热、电、机械耦合刺激下的外场驱动集体运动机制，并为相关电子器件设计提供指导。
2023-08-16 cond-mat.mtrl-sci
Surface-charge-mediated Formation of H-TiO2@Ni(OH)2 Heterostructures for High-Performance Supercapcitors
超级电容器或超级电容器由于其高功率密度、高充放电速率和长循环寿命性能而有希望用于高效能量存储应用。为了实现这一目标，在用于高性能超级电容器的材料的设计和制备中，通常需要大的比表面积、高的电子电导率和快速的阳离子嵌入-脱嵌过程。近年来，具有多功能性的核-壳异质结构被认为是超级电容器或超级电容器应用的有前途的材料之一。特别是，一维（1D）核-壳异质结构由于其高度的多功能性和适用性，在纳米级电子学，催化，化学传感和能量转换存储设备中的重要组成部分，引发了极大的科学和技术兴趣。迄今为止，已经研究了各种金属金属氧化物、金属金属、金属氧化物、金属氧化物和金属氧化物导电聚合物。过渡金属氢氧化物Co_3O_4、Co（OH）_2、MnO_2、Mn（OH）_2、NiO、Ni（OH）_2及其通过表面法拉第（氧化还原）反应储能的化合物通常与导电支架结合形成核壳结构。深入的研究表明，过渡金属氢氧化物的活性表面积的增大能够促进表面氧化还原反应并增强电化学性能。因此，具有高表面积的分级多孔结构的可控合成对于能量存储至关重要。
2019-10-09 cond-mat.mtrl-sci
Engineered spatial inversion symmetry breaking in an oxide heterostructure built from isosymmetric room-temperature magnetically ordered components
使用RHEED监测的脉冲激光沉积，由两种具有不同A阳离子的弱铁磁AFeO $_3$钙钛矿构建了氧化物异质结构[（YFeO $_3$）$_5$（LaFeO $_3$）$_5$ ] $_{40}$，该结构在室温下具有磁有序性和压电性。极化是通过去除单个AFeO $_3$组分中存在的反转中心而产生的。这种对称性的减少是一个结果相结合的A网站上的排序，所施加的生长结构的周期性，与适当的取向的八面体倾斜特性的钙钛矿单元本身，根据简单的结晶控制的规则。极化对两层之间的A位点相互扩散是稳健的，这产生正弦调制的占用，其保留产生极性结构所需的平移和点对称性的耦合。磁化强度和磁光克尔旋转测量表明，异质结构的磁结构是类似的单个组件。从二次谐波产生和压电力显微镜测量的极性的证据。压电响应的建模允许提取异质结构的$d_{33}$（约10 pC/N），这与DFT计算一致。
2013-11-27 cond-mat.mtrl-sci
Inverse spin Hall effect in a complex ferromagnetic oxide heterostructure
复合氧化物异质结构是后CMOS多功能器件的热门候选材料。特别是在自旋电子学应用中，铁磁氧化物可能发挥关键作用，因为它们可以表现出非常高的自旋极化。实际上，在自旋电子学中已经有大量的例子，特别是在自旋泵浦和逆自旋霍尔效应（ISHE）\cite{Azevedo2011, Czeschka2011, Hahn2013, Obstbaum2014}领域。虽然复合氧化物在这些实验中被用作自旋电流的来源，但它们从未被证明可以作为表现出ISHE的自旋阱。在这里，我们表明，在异质结构组成的La $_{0.7}$ Sr $_{0.3}$ MnO $_{3}$（LSMO）和SrRuO $_{3}$（SRO）的低温铁磁体SRO可以作为一个自旋阱，并表现出相当大的ISHE，甚至低于其居里温度持续。这一结果为全氧化物异质结构在自旋电子学中的应用开辟了新的可能性，并可能显著地扩展自旋霍尔效应及相关现象的研究。
2015-06-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin accumulation detection of FMR driven spin pumping in silicon-based metal-oxide-semiconductor heterostructures
使用自旋霍尔效应及其逆效应来电检测和操纵经由铁磁共振（FMR）驱动的自旋泵浦产生的动态自旋电流，使得能够研究这些动态注入的电流穿过各种各样的铁磁材料。然而，虽然这种方法已被证明是探索自旋泵浦过程的宝贵诊断方法，但它需要强的自旋-轨道耦合，因此基本上限制了可用于检测器/通道材料（主要是Pt、W和Ta）的材料基础。在这里，我们报告FMR驱动的自旋泵到一个弱的自旋轨道通道通过测量的自旋积累电压在Si基金属氧化物半导体（MOS）异质结构。这种替代的实验方法，使调查的动态自旋泵在广泛的一类材料具有弱的自旋轨道耦合和长的自旋寿命，同时提供额外的信息，通过Hanle为基础的测量的有效自旋寿命的相位演化的注入自旋系综。
2013-11-05 cond-mat.mtrl-sci
Sub-monolayer nucleation and growth of complex oxide heterostructures at high supersaturation and rapid flux modulation
我们报告的非平凡的纳米级动力学的沉积新的复杂的氧化物异质结构组成的单位细胞厚的相关金属LaNiO 3和电介质LaAlO 3。多层膜表现出非常好的结晶度和表面形态保持在大量的层，证实了AFM，RHEED，和同步辐射X-射线衍射。为了阐明生长背后的物理学，衬底的温度和沉积速率在很宽的范围内变化，并且在两层模型的框架中处理结果。这些结果对于合成新相的复合氧化物异质结构具有重要意义。
2010-05-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Carrier-mediated magnetoelectricity in complex oxide heterostructures
虽然迄今为止在制造单相和复合磁电材料方面已经取得了巨大的成功，但磁场的典型电场控制仍然难以捉摸。在这项工作中，我们证明了一个线性磁电效应所产生的一种新的载体介导的机制，是一个普遍的功能之间的电介质和自旋极化金属的界面。使用第一性原理密度泛函计算，我们说明了这种效果在SrRuO $_3$ /SrTiO $_3$接口，并描述其起源。为了正式量化这样一个接口的磁响应所施加的电场，我们介绍和定义的自旋电容的概念。除了它的磁电和自旋电容行为，界面显示的空间共存的磁性和电介质的极化提出了一种新的类型的界面多铁性的路线。
2007-06-14 cond-mat.mtrl-sci
All Oxide Ferromagnet/Semiconductor Epitaxial Heterostructures
基于氧化物的铁磁体/半导体异质结构为自旋电子学提供了实质性的优势。我们用脉冲激光沉积法在ZnO（0001）和Al_2 O_3（0001）衬底上生长了（111）取向的Fe_3 O_4薄膜和Fe_3 O_4/ZnO异质结构。高品质的结晶膜与马赛克蔓延小至0.03度，尖锐的接口，和均方根表面粗糙度为0.3纳米。磁化强度测量表明，具有3.2 μ B/f. u的饱和磁化强度的磁铁矿层的明确的铁磁行为。30万我们的研究结果表明，Fe 3 O 4/ZnO系统是一个有趣的和有前途的候选人实现多功能异质结构。
2008-08-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Oscillatory Exchange Coupling and Positive Magnetoresistance in Epitaxial Oxide Heterostructures
在具有顺磁性$LaNiO_3$间隔层厚度的铁磁$La_{2/3}Ba_{1/3}MnO_3$层之间的交换耦合中的振荡已经在两种氧化物的外延异质结构中观察到。在RKKY模型中采用{ \it从头算}计算的$LaNiO_3$的能带结构，考虑到强电子散射的间隔内解释这种行为。反铁磁耦合超晶格表现出正的面内电流磁电阻。
2000-04-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
On the emergence of conductivity at SrTiO3-based oxide interfaces -- an in-situ study
异质结构和晶体界面在最先进的半导体器件中起着重要作用，并且在氧化物电子学领域中起着核心作用。在氧化物中，界面的微观性质与所产生的异质结构的本体性质之间的联系挑战了我们的基本理解。对界面的早期生长阶段及其对物理性质的影响的见解是稀缺的-通常从生长后表征推断的信息。在这里，我们报告实时测量的传输特性的SrTiO 3基异质结构，而晶体异质结构的形成。令人惊讶的是，我们检测到一个导电界面已经在初始生长阶段，远远早于既定的临界厚度限制观察样品生长后的导电性非原位。我们调查的导电性如何取决于脉冲激光沉积过程中发生的各种物理过程，包括光照，粒子轰击等离子体羽流，与大气和氧迁移的相互作用从SrTiO 3的薄膜的不同组合物。使用这种方法，我们提出了一种新的设计工具，以控制在其形成过程中的实时接口的电性能。
2019-08-23 cond-mat.mtrl-sci
Quantum confinement in perovskite oxide heterostructures: tight binding instead of nearly free electron picture
最近，在SrVO $_3$薄膜中实验观察到了$d$电子的轨道选择性量子阱态[K.吉松等例如，Science 333，319（2011）]和SrTiO $_3$表面[A. F.桑坦德-西罗公司例如，Nature 469，189（2011）]。目前，人们试图用近自由电子（NFE）模型来解释这些实验，这是一种广泛用于半导体异质结构和简单金属膜中离域电子的方法。我们表明，紧束缚（TB）模型更适合于描述更多本地化的$d$电子的异质结构。在本文中，我们从第一原理构建简单的TB模型的钙钛矿氧化物异质结构和表面。我们表明，TB模型提供了一个简单直观的物理图像和产量，已经只有两个参数，定量更可靠的结果，与实验一致。
2013-08-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Bipolar conduction and giant positive magnetoresistance in doped metallic titanium oxide heterostructures
赋予传统材料以意想不到的磁电性能，对现有器件的多功能化和未来电子学的探索具有吸引力。最近，由于其在调节物质性质方面的独特作用，超小掺杂剂，例如H，D和Li，在创造新兴功能方面引起了极大的关注，例如超导性和金属-绝缘体转变。在这里，我们报告的双极导电伴随着一个巨大的正磁阻在D掺杂的金属钛氧化物（TiOxDy）薄膜的观察。为了克服将D插入晶体氧化物中的挑战，通过依次用D掺杂Ti和表面/界面氧化形成一系列TiOxDy。有趣的是，虽然掺杂后TiOxDy的电子迁移率增加了一个数量级，但出射空穴也表现出高迁移率。此外，双极导电在6 T下诱导高达900%的巨磁阻，这是其常规相位的约6倍。我们的研究为现有电子产品中的传统材料提供了一种方法，并诱导了新的电子相。
2021-04-19 cond-mat.mtrl-sci
Hubbard-Thomas-Fermi Theory of Transition Metal Oxide Heterostructures
我们证明了过渡金属氧化物异质结的Hubbard模型表示中的电荷分布可以用一个近似的能量近似为静电能和均匀三维哈伯德模型能量之和的Hubbard-Fermi理论来描述。当氧化物中的带电原子层近似为具有均匀电荷密度的二维薄片时，静电能被简单地计算。我们发现，该理论可以重现从完全Hartree-Fock理论得到的结果，为各种不同的异质结构。我们还明确地表明，如何利用量子-费米理论来定性地估计一些关键性质。
2007-08-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Origin of Strong Two-Magnon Scattering in Heavy Metal/Ferromagnet/Oxide Heterostructures
通过改变重金属（HM）/铁磁体（FM）/氧化物异质结构（FM = Co，Ni_（81）Fe_（19），或Fe_（60）Co_（20）B_（20））中FM层上下的材料，实验研究了双磁振子散射（TMS）的起源.我们发现，HM/FM/氧化物系统中的强TMS主要出现在HM/FM界面，并增加与界面自旋轨道耦合和磁粗糙度在这个接口的强度。FM/氧化物界面处的TMS相对较弱，即使在该界面处的自旋-轨道耦合产生强界面磁各向异性的系统中也是如此。我们还认为，HM/FM界面处非均匀短波长磁振子的自旋电流激发可能是均匀模自旋轨道力矩的自旋记忆损失机制.
2020-01-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Mapping Rashba and Dresselhaus spin-orbit interactions to inversion asymmetry in perovskite oxide heterostructures
该研究针对钙钛矿氧化物异质结构，通过模拟LaAlO₃|SrIrO₃|SrTiO₃异质结构，揭示了反转不对称性性质与Rashba/Dresselhaus自旋轨道相互作用的映射关系，为反铁磁自旋电子学技术提供理论指导。
2025-02-11 cond-mat.mtrl-sci
Giant switchable Rashba effect in oxide heterostructures
最基本的现象之一，也是对电子相对论性质的一种提醒，是反转对称破缺的拉什巴自旋分裂。通常这种分裂是一个微小的相对论修正，在实验中很难辨别。界面的铁电体，钛酸钡$_3$，和一个重5 $d$金属与一个大的自旋轨道耦合，Ba（Os，Ir）O $_3$，我们表明，巨大的Rashba自旋分裂确实是可能的，甚至完全可控的外部电场。基于密度泛函理论和微观紧束缚的理解，我们得出结论，电场被放大和存储为铁电Ti-O畸变，通过网络的氧八面体，也引起了大的Os-O畸变。因此，BaTiO $_3$ /BaOsO $_3$异质结构是研究Rashba效应基本原理的理想测试站。它允许有趣的应用，如Datta-Das晶体管在室温下工作。
2015-02-20 cond-mat.mtrl-sci
Tunable magnetic interaction at the atomic scale in oxide heterostructures
我们报告的一些结构相同，但化学上不同的过渡金属氧化物的系统研究，以确定如何材料的特定属性，如组合物和应变影响异质结构的界面处的属性。我们的研究考虑了一系列的结构，包含两层铁磁SrRuO3，与反铁磁绝缘锰氧化物夹在中间。结果表明，如何控制界面铁磁性的强度和相对取向的关联电子材料的方法，通过价态变化和衬底诱导的应变，分别。
2010-10-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
First-Principles Many-Body Investigation of Correlated Oxide Heterostructures: Few-Layer-Doped SmTiO$_3$
相关氧化物异质结构是凝聚态研究中的一个具有挑战性的问题，因为它们的结构复杂性与有效单粒子图像之外的电子态交织在一起。通过探索SmTiO $_3$掺杂几层SrO的相关电子结构，我们提供了这样的系统的复杂性的洞察。此外，它示出如何先进的结合带理论的水平上的Kohn-Sham密度泛函理论与显式多体理论的水平上的动力学平均场论提供了一个足够的工具来应付这个问题。带绝缘，金属和莫特临界电子区域的共存被揭示在个别异质结构与多轨道流形。有趣的轨道极化，金属和莫特层之间的定性变化也遇到了。
2017-09-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Comparative study of LaNiO$_3$/LaAlO$_3$ heterostructures grown by pulsed laser deposition and oxide molecular beam epitaxy
与不同沉积技术相关联的生长条件的变化可以极大地影响复合氧化物异质结构的相稳定性和缺陷结构。我们合成的超晶格的顺磁性金属LaNiO 3和大带隙绝缘体LaAlO 3原子层的分子束外延（MBE）和脉冲激光沉积（PLD），并比较其结晶度，微观结构所揭示的高分辨率透射电子显微镜图像和电阻率。MBE样品显示出更高的堆垛层错密度，但更光滑的界面和通常更高的电导率。我们的研究确定了MBE和PLD生长的机遇和挑战，并作为钙钛矿氧化物沉积技术选择的一般指南。
2017-01-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Interfacial Multiferroics of TiO2/PbTiO3 Heterostructure Driven by Ferroelectric Polarization Discontinuity
当两种不同的氧化物材料结合在一起形成界面时，就会出现新的现象。例如，在LaAlO_3/SrTiO_3界面处，形成二维导电态以避免极性不连续，并且在该界面处发现磁性。在这项工作中，我们提出了一种新型的界面之间的两个非极性和非极性的氧化物，可以主机的导电状态与磁性，它是铁电极化不连续性，而不是极性不连续性，导致电荷转移，形成界面导电或磁性状态。作为一个具体的例子，我们用第一性原理计算研究了铁电钙钛矿氧化物PbTiO 3和非铁电极化氧化物TiO 2构成的异质结构。我们发现，电荷转移到界面层形成的界面导电状态与铁磁有序，可以持续到室温。特别是体铁电极化与界面铁磁性之间的强耦合代表了一种新型的磁电效应，为探索有趣的界面多铁性提供了理想的平台。这里的发现不仅对基础科学很重要，而且对纳米电子学和自旋电子学的有前途的应用也很重要。
2017-02-22 cond-mat.mtrl-sci
Non-thermal fluence threshold for femtosecond pulsed x-ray radiation damage in perovskite complex oxide epitaxial heterostructures
当脉冲能量密度超过阈值时，来自自由电子激光的强硬X射线脉冲在钙钛矿氧化物外延异质结构中引起不可逆的结构损伤。使用一系列脉冲测量的来自SrTiO $_{3}$衬底上的25-nm厚外延BiFeO $_{3}$层的X射线衍射强度在9.7 keV光子能量下以2.7 × 10 - 6 $^{6}$光子$μ$ m $^{-2}$的每脉冲通量突然降低，但是对于1.3 × 10 - 15 $^{6}$光子$μ$ m $^{-2}$或更小保持恒定。该损伤导致焦斑区域内的BiFeO $_{3}$薄膜的破坏以及通过每个脉冲去除几十纳米的材料形成穿透到STO衬底中的深腔。损伤阈值发生在不足以将吸收体积加热到熔点的注量处。烧蚀样品的形态与断裂而不是熔化一致。总之，这些结果表明，通过与吸收体积的超快电离一致的非热过程发生的损伤。
2019-12-10 cond-mat.mtrl-sci
Two-step conversion of metal and metal oxide precursor films to 2D transition metal dichalcogenides and heterostructures
本综述系统介绍了制备二维过渡金属二硫族化合物的两步转化法，梳理了工艺各环节的影响变量，阐明其多衬底沉积、低温加工等优势，并展望了其在电子、传感、光电器件及能源催化等领域的应用潜力。
2024-01-29 cond-mat.mtrl-sci
Nanoscale Phenomena in Oxide Heterostructures
在创建复杂的氧化物异质结构（在两种不同的过渡金属氧化物之间形成的界面）方面的最新进展已经预示着材料和物理研究的新时代，使得能够将一组独特多样的共存物理性质与不断增加的实验控制程度相结合。这些系统已经展示了各种各样的现象，如超导性，磁性和铁弹性，所有这些都是门可调的，证明了它们对基础发现和技术创新的承诺。为了充分利用这种丰富性，有必要在最小尺度上理解和控制物理学，这使得纳米探针的使用至关重要。使用原型LaAlO $_3$ /SrTiO $_3$接口为指导，我们探索了令人兴奋的发展，在物理的氧化物基异质结构，重点是纳米结构和纳米探针，以解开其复杂的行为。
2014-01-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Resistive hystersis effects in perovskite oxide-based heterostructure junctions
本文报道了氧化物基金属/铁电/金属（MFM）结的电学和结构特性。异质结构由作为金属层的La0.7Ca0.3MnO3（LCMO）和作为铁电层的BaTiO 3（BTO）的叠层组成。采用光刻和氩离子刻蚀技术在LCMO/BTO/LCMO异质结上制备了尺寸为400 × 200 μ m ~ 2的结基器件。测量了MFM结的直流电流-电压特性。在300 K时，器件表现出线性（I-V）特性，而在77 K时，（I-V）曲线表现出一些可重复的开关行为，具有明确的剩余电流。所得到的电阻调制与已经报道的显示电阻切换的铁电层中的电阻调制非常不同。提出了一个模型来解释这些数据
2006-10-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Tunneling Electroresistance Induced by Interfacial Phase Transitions in Ultrathin Oxide Heterostructures
利用铁电控制电子输运是氧化物异质结构中的一项新兴技术。许多以前的研究在FE隧道结（FTJ）利用单独的静电势的差异，引起的FE极化方向的变化，在FTJ。在这里，我们表明，在实践中的两个极化状态之间的结电流比可以进一步提高相关的电子氧化物电极中的静电改性，并FTJs与纳米薄层可以有效地产生一个相当大的电阻比在室温下。为了理解这些令人惊讶的结果，我们采用了一个额外的控制参数，这是相关的电子氧化物的电子和磁性相边界的交叉。在异质界面处的FE诱导的相位调制最终导致增强的电阻效应。我们的研究强调了异质界面自由度之间的强耦合可以在氧化物电子学中产生多功能和新颖的应用。
2013-11-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Large magnetoelectric coupling in multiferroic oxide heterostructures assembled via epitaxial lift-off
外延过渡金属氧化物膜的应变相关功能特性可以通过衬底选择来显著地修改。然而，大的晶格失配阻碍了铁电衬底上的无位错外延生长，其应变状态被施加的电场改变。在这里，我们克服了这种失配的问题，通过沉积的外延膜的铁磁La0.7Sr0.3MnO3的晶格匹配SrTiO 3的单晶衬底上通过SrRuO 3，我们随后溶解的膜，允许无应变的La0.7Sr0.3MnO3的铁电衬底的0.68Pb（Mg 1/3 Nb 2/3）O3 0.32PbTiO 3在不同的晶体取向的转移。铁电畴切换，和伴随的铁电相变，产生大的非易失性的磁化强度的变化，介导的磁畴旋转在由微结构定义的位置-揭示通过高分辨率的矢量图的磁化强度从光电子显微镜数据构建，与X射线磁性圆二色性的对比。在未来，我们的方法可能会被利用来控制任何成分的位错自由外延膜的功能特性。
2020-06-02 cond-mat.mtrl-sci
Engineering of electronic and magnetic modulations in gradient functional oxide heterostructures
本文提出动态生长控制方法制备成分梯度 LMO/SMO 超晶格，揭示梯度 G 对低温铁磁相、长程电荷调制及绝缘态—金属态转变的调控作用。
2025-02-10 cond-mat.mtrl-sci
Metal-organic Pulsed Laser Deposition for Complex Oxide Heterostructures
提出金属有机脉冲激光沉积 MOPLD，利用 TTIP 调控 LAO/STO 中 STO 层的点缺陷，从而提升界面二维电子气的低温迁移率。
2025-03-18 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectric Control of Magnetism and Transport in Oxide Heterostructures
磁性和传输是现代电子设备中的两个关键功能成分。在氧化物异质结构中，铁电性可以提供一种新的途径来控制这两个属性通过电操作，这是科学上有趣的和技术上重要的。本文简要介绍了这一快速发展的研究领域的最新进展。将涉及几个分主题。首先介绍了界面磁性的铁电极化调谐，包括磁化强度、易磁化轴、磁相以及交换偏压的调谐。其次，铁电极化的横向和隧道传输调谐将进行审查。
2014-09-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Intriguing Magnetoelectric Effect in Two-dimensional Ferromagnetic/Perovskite Oxide Ferroelectric Heterostructure
二维磁体在自旋电子学中有着广阔的应用前景，但如何在小电场下对其进行有效控制仍是一个难题。在这里，我们提出，二维磁体可以有效地控制在由二维磁性材料和钙钛矿氧化物铁电体（POF）组成的多铁性异质结构中，其电介质的极化在小电场下容易翻转。我们用第一性原理计算说明了这种方法在CrI 3/BiFeO 3（001）双层异质结中的可行性。与传统的POF多铁性异质结构具有较强的界面相互作用不同，我们发现CrI 3与BiFeO 3（001）之间的界面相互作用是范德华型的。然而，异质结构具有特别强的磁电耦合，其中双层CrI 3可以通过BiFeO 3（001）的极化状态在铁磁和反铁磁类型之间有效地切换。我们还发现电子掺杂和外加电场对CrI 3的层间交换耦合相互作用的竞争效应，这是导致磁性相变的原因。我们的研究结果提供了一个新的途径，二维磁铁与小电场的调谐。
2022-01-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Suppression of Octahedral Tilts and Associated Changes of Electronic Properties at Epitaxial Oxide Heterostructure Interfaces
具有破缺平移对称性的外延氧化物界面已经成为氧化物超晶格新行为背后的中心范式。在这里，我们使用扫描透射电子显微镜，以证明一个直接的，定量的单细胞的单细胞映射的晶格参数和氧八面体旋转的BiFeO 3-La0.7Sr0.3MnO3接口，以阐明如何适应晶体对称性的变化。结合低损耗电子能量损失谱成像，我们展示了介观反铁畸变相变和阐明相关的电子性质的变化，在一个薄层直接相邻的界面。
2010-02-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Observation of strontium segregation in LaAlO$_{3}$/SrTiO$_{3}$ and NdGaO$_{3}$/SrTiO$_{3}$ oxide heterostructures by X-ray photoemission spectroscopy
用脉冲激光沉积法在TiOPDMATHABMN封端的SrTiOPDMATHABMM单晶上生长了不同厚度的LaAlOPDMATHABMM和NdGaOPDMATHABMM薄膜，并用软X射线光电子能谱对其进行了研究。通过改变光子能量$hν$和发射角$Θ$来调整测量的表面灵敏度。与其他元素的芯能级相反，Sr $3d$线显示出对于更高表面灵敏度的意外分裂，表明存在第二种锶组分。从我们的定量分析，我们得出结论，在生长过程中，锶原子扩散远离衬底和偏析在异质结构的表面，可能形成氧化锶。
2014-01-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
