Molecular Dynamics Simulations of Chemically Disordered Ferroelectric (Ba,Sr)TiO$_3$ with a Semi-Empirical Effective Hamiltonian
提出了一个半经验有效哈密顿量，用以描述（$_{x}$ Sr $_{1-x}$）TiO $_3$中Ba和Sr阳离子占据$A$位的无序对铁电相变的影响.在端元BaTiO $_3$和SrTiO $_3$的第一原理有效哈密顿量的参数之间取平均，我们包括一个具有经验参数的项来捕获由Ba和Sr的离子半径之间的差异引起的局部极化和应变。使用有效哈密顿量的混合空间分子动力学，我们测量了（Ba $_{x}$ Sr $_{1-x}$）TiO $_3$中$T$依赖的铁电相变，与实验结果符合得很好。我们确定有效哈密顿量中半经验参数的方法也适用于其它钙钛矿型铁电固溶体。
2016-08-23 cond-mat.mtrl-sci
Magnetically-induced ferroelectricity in the (ND4)2[FeCl5(D2O)] molecular compound
迄今为止报道的磁电多铁性材料的数量很少，因为破坏反转对称性并引起不适当的铁电极化的磁性结构通常通过不同磁性相互作用之间的微妙竞争而产生。（NH 4）2[FeCl 5（H2O）]化合物是在分子材料中观察到这种不适当的铁电性的罕见情况。我们已经使用单晶和粉末中子衍射获得详细的解决方案的晶体和磁性结构的（NH 4）2[FeCl 5（H 2 O）]，从我们确定的机制，多铁性。从晶体结构分析，我们观察到一个有序-无序相变有关的铵抗衡有序。我们已经确定的磁性结构低于TN，在2K和零磁场，这对应于摆线自旋安排与磁矩包含在ac平面，平行于c轴传播。观察到的铁电性可以解释，从获得的磁结构，通过逆Dzyaloshinskiii-Moriya机制。
2015-03-24 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectric transition of a chiral molecular crystal BINOL2DMSO
本文报道了手性分子晶体1，1 '-联-2-萘酚-2-二甲亚砜（BINOL 2DMSO）的介电、光学、声学和光学性质。我们在Tc 1 =190 K和Tc 2 =125 K处发现了两个连续的相变。在Tc 1的第一个转变的特征在于客体分子DMSO的有序-无序转变以及铁电性。在Tc 2的第二次转变时，晶体结构从四方晶系变形为单斜晶系，导致畴形成。低温X射线衍射表明，在Tc 1处空间群从P4_12_12（P4_32_12）变为P4_1（P4_3），在Tc 2处又下降到P112_1。
2022-05-02 cond-mat.mtrl-sci
Size Effects in Ferroelectric Thin Films: The Role of 180 degree domains
由于铁电薄膜中未补偿的表面电荷而产生的退极化场可以将铁电相抑制在临界尺寸以下。最近的实验表明，180度畴结构可以帮助在薄至3个晶胞的薄膜中稳定铁电性。利用含时Ginzburg-Landau理论研究了铁电薄膜的电畴结构对尺寸效应的影响。该模型通过考虑上下表面的非铁电钝化层来考虑退极化场的影响。我们表明，180度的畴尺寸减小，薄膜厚度的减少和膜突然成为顺电低于临界尺寸。180度域出现在极化切换引起的剩余极化的时间依赖性弛豫，与最近的实验一致。去极化引起的畴壁运动显著改变了小厚度下极化-电场（P-E）环的形状。
2006-11-15 cond-mat.mtrl-sci
Design Principles for Fluid Molecular Ferroelectrics
University of Leeds（利兹大学）
通过氢氟代换调控顺平行配对模式，研究揭示了流体分子铁电材料中层状与向列序的形成机制，为设计和工程极性流体提供了理论指导。
2026-02-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Ferroelectric Switching in Hybrid Molecular Beam Epitaxy-Grown BaTiO3 Films
本文利用混合MBE原位生长全外延SrRuO3/BaTiO3/SrRuO3电容器，首次直接测得MBE生长BaTiO3薄膜的剩余极化P_r = 15 μC cm-2，并推测开关不对称性源于结构缺陷。
2025-05-03 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Sliding Ferroelectric Switching in Bilayer Hexagonal Boron Nitride Revealed by Deep Learning Molecular Dynamics
Department of Materials Engineering, the University of Tokyo（东京大学材料工程系）；Institute of Industrial Science, the University of Tokyo（东京大学工业科学研究所）
研究通过深度学习分子动力学揭示双层六方氮化硼中超快滑移铁电开关机制，采用数据驱动框架预测Born有效电荷，实现大规模非平衡分子动力学模拟，验证了单域刚性滑移的可行性。
2026-04-30 cond-mat.mtrl-sci
Polarization Rotation, Switching and E-T phase diagrams of BaTiO$_3$: A Molecular Dynamics Study
我们利用分子动力学模拟来了解铁电体BaTiO $_3$在外加电场下的极化反转机制。对于四方晶系和正交晶系铁电相，我们确定了开关路径，并表明通过中间单斜相的极化旋转（a）有利于在低场（b）的切换是负责在极化切换急剧各向异性。我们通过确定详细的电场-温度相图来理解这一点，这对基于铁电体的机电和开关响应的技术应用至关重要。
2008-09-17 cond-mat.mtrl-sci
Control of molecular orbital ordering using a van der Waals monolayer ferroelectric
本研究利用单层铁电材料SnTe的应变与铁电有序，通过STM调控铁电畴极化，实现了吸附酞菁分子的轨道有序电学切换，为分子磁性电学调控奠定基础。
2023-08-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Emergent Multiferroic Altermagnets and Spin Control via Noncollinear Molecular Polarization
本研究提出分子铁电体中的涌现多铁性交变磁体，利用非共线分子极化实现自旋极化的开关与反转，并通过第一性原理验证其在有机-无机杂化钙钛矿等材料中的可行性。
2025-09-08 cond-mat.mtrl-sci
The structure of Ferroelectric BaBiO$_3$/BaTiO$_3$ Interfaces grown by Molecular Beam Epitaxy
本研究通过分子束外延生长BTO/BBO异质结构，发现其晶格结构随BBO厚度变化，并证实铁电性与电子态耦合，为调控BBO电子性质提供途径。
2024-05-28 cond-mat.mtrl-sci
Polarization Dynamics in Ferroelectrics: Insights Enabled by Machine Learning Molecular Dynamics
Queensland University of Technology（昆士兰科技大学）；Ningbo Institute of Materials Technology and Engineering, Chinese Academy of Sciences（中国科学院宁波材料技术与工程研究所）
研究铁电材料极化动力学与畴动力学的挑战，通过机器学习分子动力学实现高精度原子级模拟，探讨其在极化切换、畴核化迁移等领域的应用及方法学挑战。
2026-03-18 cond-mat.mtrl-sci
Molecular dynamics simulation of the ferroelectric phase transition in GeTe: displacive or order-disorder?
GeTe的相变的实验研究提供了关于相变的性质的矛盾的结论。考虑到人们对GeTe技术应用的兴趣日益浓厚，解决这些争议至关重要。为此，我们提出了一个分子动力学研究的结构相变GeTe使用机器学习原子间的潜力从头算的准确性。首先，我们计算了临界温度以上的最近邻键的径向分布函数的不对称形状，与以前的研究一致。然而，我们表明，这种效果是不一定与有序-无序相变，可以发生作为一个结果，大的非谐性。接下来，我们详细研究了序参量在相变附近的静态和动态性质，发现了有序-无序和位移相变的指纹。
2022-10-12 cond-mat.mtrl-sci
Origin of the large entropy change in the molecular caloric and ferroelectric ammonium sulfate
看似简单的无机盐硫酸铵经历了与非常大的熵变以及电热和压热功能相关联的铁电相变。虽然电极化的结构起源现在已经很好地建立起来，但熵变的结构起源已经有50多年的争议。这个问题是解决在这里使用DFT声子计算与非弹性中子散射在可变的温度和压力下，支持互补的总和准弹性中子散射实验的组合。一个简单的熵模型，其中每个分子离子在高对称相的镜面上是无序的，虽然在文献中被广泛使用，但被证明是站不住脚的。相反，熵是由铵离子在这个阶段的低频振动产生的，谐波项非常小，甚至是负的。这些结果表明，在寻找具有来自大熵变的功能的分子材料时，由宽能量最小值产生的振动熵可能与由晶体学无序产生的构型熵一样重要。
2022-08-05 cond-mat.mtrl-sci
Domain Wall Acceleration by Ultrafast Field Application: An Ab Initio-Based Molecular Dynamics Study
优化铁电体的当代高频应用要求铁电开关和畴壁（DW）运动在超快场脉冲的基本理解，而后者的微观理解是迄今为止不完整的。为了弥补这方面的知识差距，从头算为基础的分子动力学模拟被用来分析动力学的180$^ \grad #DW的原型铁电材料钛酸钡3。讨论了超快场如何激发系统中的偶极子，以及它们如何通过瞬态负电容弛豫到稳态。令人兴奋的是，DW速度的一个巨大的提升与局部偶极子作为壁运动的成核中心的非平衡开关有关，这种提升可以允许通过施加场脉冲的形状来调整局部铁电开关速率。
2022-04-20 cond-mat.mtrl-sci
Evidence for multiferroicity in TTF-CA organic molecular crystals
我们表明，通过从头计算的有机分子晶体TTF-CA是多铁性的：它有一个不稳定的发展自发铁电和磁有序。铁电性由TTF-CA在其离子状态下的Peierls跃迁驱动。随后的反铁磁有序强烈增强了相反的电子对极化的贡献：它是如此之大，以至于它切换了总铁电矩的方向。在一个扩展的哈伯德模型中，我们捕捉到TTF-CA中电子相互作用的本质，证实了多铁性基态的存在，并阐明了这种状态如何在微观上发展。
2009-08-22 cond-mat.mtrl-sci
Molecular ferroelectric contributions to anomalous hysteresis in hybrid perovskite solar cells
我们报告了一个模型描述的分子取向无序CH 3 NH3 PbI 3，解决了一个经典的哈密顿参数与电子结构计算，通知从头算分子动力学的运动的性质。我们调查的温度和静态电场依赖的平衡铁电（分子）域结构和由此产生的极化率。观察到一个丰富的孪生分子偶极子的域结构，强烈变化的温度和施加的电场的函数。我们建议，与微观极化域相关的内部电场有助于在混合有机-无机钙钛矿太阳能电池的电流-电压响应的滞后异常，由于在散装的电子-空穴复合的变化。
2014-06-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Probe Ferroelectricity by X-ray Absorption Spectroscopy in Molecular Crystal
利用质子转移产生电极化的强度的铁电有机分子固体原型--克酮酸（C5 H2O 5）晶体，进行了氧K边的X射线吸收光谱实验。由从头计算分子动力学模拟得到的电子-空穴激发理论模拟结果与实验结果吻合较好。当铁电态的反转对称性被破坏时，两个成键分子上的氢键环境变得不等效。这种差异是灵敏地探测前边缘，这是强烈本地化的激发分子的束缚激发。我们的分析表明，在前边缘的卫星峰将出现在较高的激发能，这是一个明确的标志，铁电性的材料。
2019-12-19 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Organic photovoltaics without p-n junctions: Computational study of ferroelectric columnar molecular clusters
在Hartree-Fock水平上研究了由苯三甲酸（B3 CA）n构筑的铁电柱状团簇的结构和电子性质.结果表明，B3 CA堆栈形成螺旋形的分子管，分子间的氢键稳定。它进一步表明，由单轴排列的羧基基团产生的强电场可以分裂成一个电子-空穴对的光学制备的激子，并可以驱动的载流子的相对两端的管。一些后果的现象光伏应用进行了讨论。
2015-07-10 cond-mat.mtrl-sci physics.atm-clus
The Interaction of an 180 degree Ferroelectric Domain Wall with a Biased Scanning Probe Microscopy Tip: Effective Wall Geometry and Thermodynamics in Ginzburg-Landau-Devonshire Theory
用连续的Landau-Ginzburg-Devonshire理论分析了铁电180 °畴壁与偏置扫描探针显微镜针尖强不均匀电场的相互作用。最初平坦的畴壁边界的平衡形状弯曲，吸引或排斥从探针顶点，这取决于所施加的偏压的符号和值。对于较大的端壁间距，探针诱导畴形核是可能的。利用直接变分法推导了偏振分布的近似解析表达式。该表达式提供了洞察如何平衡极化分布取决于壁有限宽度，相关和去极化效应，静电电位分布的探针和铁电材料参数。
2008-06-15 cond-mat.mtrl-sci
Decoupling structural and bonding effects on ferroelectric switching in ScAlN via molecular dynamics under an applied electric field
The University of Tokyo（东京大学）
研究通过分子动力学模拟解耦ScAlN中结构和键合效应的影响，发现极化率由结构效应决定，而矫顽场受结构与键合共同影响。
2026-03-16 cond-mat.mtrl-sci
A molecular Ferroelectric thin film of imidazolium perchlorate on Silicon
该研究在Si衬底上制备高取向ImClO4分子铁电薄膜，表征其压电响应与畴壁结构，并利用PFM揭示两类畴带在正负偏压下的差异化翻转动力学。
2023-09-30 cond-mat.mtrl-sci
Thermal stability of nano-scale ferroelectric domains by molecular dynamics modeling
本研究通过分子动力学模拟结合核-壳对势与粗粒化有效哈密顿量，探究典型铁电材料BaTiO3的畴壁热稳定性，发现微观热涨落可引发畴壁偏移甚至小畴湮灭，限制纳米器件的最大畴壁密度。
2025-10-03 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectric Domain and Switching Dynamics in Curved In2Se3: First Principle and Deep Learning Molecular Dynamics Simulations
本研究采用DFT与DLMD模拟，探究弯曲、褶皱、鼓泡应变对In₂Se₃单层铁电畴的影响，揭示极化翻转规律与应变调控机制，验证深度学习势在铁电模拟中的能力。
2023-08-22 cond-mat.mtrl-sci
Intrinsic structural instabilities of domain walls driven by gradient couplings: meandering anferrodistortive-ferroelectric domain walls in BiFeO3
使用Landau-Ginzburg-Devonshire方法，我们预测的铁电-铁弹畴壁的内在不稳定性的反铁电畸变和铁电序参量的梯度项之间的相互作用出现在壁。这些不稳定性是体相共存附近的结构不稳定性的界面模拟，因此它们不是来自薄膜中的不完全极化屏蔽或其空间限制、电致伸缩或挠曲电耦合。研究了BiFeO 3材料参数对71 °、109 °和180 °壁面的影响，发现在109 °和180 °壁面处，当能量梯度较小时，出现弯曲不稳定性，当能量梯度较大时，壁面变直变宽.与180度和109度畴壁相反，不带电的71度畴壁总是直的，并且它们的宽度随着倾斜梯度系数的增加而增加。壁的不稳定性和相关的内在曲折提供了一个新的洞察准同型和弛豫材料，壁钉扎，和序参量场和局部微观结构之间的相互作用机制的行为。
2018-12-31 cond-mat.mtrl-sci
Measurements and ab initio Molecular Dynamics Simulations of the High Temperature Ferroelectric Transition in Hexagonal RMnO3
六方晶系RMnO 3（R=稀土（Ho）和Y）的铁电转变温度（TFE）的温度显着以上的结构进行测量，以确定过渡的性质。本地和远程结构测量的补充从头算分子动力学模拟。对于YMnO_3和HoMnO_3中的Mn位，我们没有发现大的原子（键距或热因子），电子结构的变化或重新杂化交叉TFE从本地结构的方法。保留了Mn位的局部对称性。对于Ho位的局域结构，发现随着温度的升高，Ho-O键的平均键数减少.从头算分子动力学计算揭示了HoMnO 3的详细运动.在~900 K以上，Ho、O3和O 4离子沿z轴有大的位移，这减少了MnO 3/O 4平面的屈曲。这些变化导致O3/O 4离子朝向z轴上的Ho离子对之间的中心点移动。这些结构变化使得Ho位点的配位更加对称，从而消除了电极化的强度。在显著更高的温度下，MnO 5多面体的旋转发生而电极化的强度没有显著变化。出生的有效电荷张量被发现是高度各向异性的O网站，但在高温下没有明显的变化。
2011-10-08 cond-mat.mtrl-sci
Displacements of 180-degree domain walls in electroded ferroelectric single crystals: the effect of surface layers on restoring force
铁电材料（包括薄膜）的宏观性能在很大程度上受其电畴结构的影响。本文计算了由非铁电表面层和具有反平行畴的铁电中心部分组成的板状样品的自由能。样品配备有具有限定的电势差的电极。讨论了外加磁场及其微小变化对畴结构的影响。这使得有可能确定作用于畴壁的回复力，畴壁共同决定样品的介电和压电性质。势能和自由能的计算考虑了相对表面的相互作用，也适用于薄膜。
2007-02-13 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectricity and topological vortices from molecular ordering in metal-organic frameworks
金属-有机骨架包括具有一般结构A $_m$ BX $_n$的广泛种类的杂化有机-无机材料，其中$A$和$X$是有机分子，B是金属阳离子。这通常会增强结构灵活性和新功能。混合钙钛矿ABX $_3$是公知的实例。在铁基钙钛矿（DMA）Fe^{II-III}（COOH）_3中，二甲基铵（DMA）分子以六方结构组织。它们在高温下取向无序，但在$T=100$ ~K附近以特殊的环形模式有序。最近的实验和理论研究表明，在这个阶段的铁电极化的出现，虽然测量的极化是小的，铁电性的机制仍然存在争议。我们制定了一个朗道型理论，阐明了电极化的强度，分子模式，和无机晶格的畸变模式之间的联系。我们发现了一个显着的机制不适当的铁电性，类似于无机六方晶系铁氧体和锰氧化物的三聚过程，但在这里驱动的金属有机框架中的有机分子的顺序。我们的研究揭示了一个非常丰富的相图与拓扑畴壁的预测，其中的铁电性产生的三倍，由于分子有序的晶胞。预测了具有内部结构的宽畴壁。
2022-04-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Recent Developments in Electromechanical Probing on the Nanoscale: Vector and Spectroscopic Imaging, Resolution, and Molecular Orientation Mapping
电和机械现象之间的强耦合以及可切换极化的存在使得铁电材料能够应用于非易失性存储器（FeRAM）、数据存储和铁电光刻。了解无机铁电体的局部功能，包括晶体取向，压电响应，弹性和极化切换机制，需要探测材料的结构和性能上的一个单一的铁电颗粒或域的水平。在这里，我提出了最近的研究机电，机械和光谱表征铁电材料的扫描探针显微镜。三维机电成像，称为矢量压电响应力显微镜，提出。分析了金属烤瓷的纳米电力学，包括耦合电弹场结构和针尖-表面接触力学。这建立了一个完整的连续介质力学描述的PFM和原子力声学显微镜成像机制。分析了局域极化开关的机理。磁滞回线的形状被示出由形成的瞬态域下面的尖端，其大小与尖端偏置的增加。介绍了一种能反映开关过程相关特性的光谱成像技术，如压印偏压、钉扎强度、反射率和饱和响应等。最后，介绍了PFM和矢量PFM成像中局部晶体学和分子取向和无序的分辨率。
2005-11-15 cond-mat.mtrl-sci
A supramolecular ferroelectric with two sublattices and polarization dependent conductivity
本研究发现一类有机分子材料具有长程超分子组织并形成纤维状束，其固态下表现出源于两个独立偶极部分的铁电行为，且电导率受铁电极化调制，为多功能材料提供了基础。
2025-07-15 cond-mat.mtrl-sci
Terahertz dielectric response and coupled dynamics of ferroelectrics and multiferroics from effective Hamiltonian simulations
铁电和多铁性材料是一类重要的功能材料。在过去的二十年里，基于第一性原理的有效哈密顿方法已经成功地开发来模拟这些材料。近年来，有效哈密顿方法与分子动力学方法进一步结合，研究了各种钙钛矿的太赫兹动力学性质。通过这种组合，各种铁电和多铁性材料，包括BaTiO_{3}，Ba（Sr，Ti）O_{3}，Pb（Zr，Ti）O_{3}，BiFeO_{3}和SrTiO_{3}块体和薄膜已经被模拟，这导致了对复杂现象的理解和新的效果的发现。在这篇综述中，我们首先介绍了有效哈密顿量和分子动力学模拟的技术细节。然后，我们提出了这两种技术的组合应用到不同的钙钛矿。最后，我们还简要讨论了这种方法未来可能的发展方向。
2013-08-06 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectric Nematic and Smectic Liquid Crystals with Sub-Molecular Spatial Correlations
本文报道了含末端噻吩环的高极性棒状化合物，其直接进入铁电向列相并具有L/3空间关联和约20%更高的极化与密度，且发现新型L/3周期近晶相并提出反极性堆积模型。
2025-05-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Terahertz radiation by optical rectification in a hydrogen-bonded organic molecular ferroelectric crystal, 2-phenylmalondialdehyde
在室温下，在氢键键合的有机分子铁电晶体2-苯基丙二醛（PhMDA）中观察到了太赫兹辐射。辐射的电磁波由时间宽度为$\sim$ 0.5 ps的单周期太赫兹脉冲组成。PhMDA中的太赫兹辐射幅度除以样品厚度几乎等于典型的太赫兹波发射器ZnTe中的太赫兹辐射幅度。这归因于来自PhMDA的太赫兹辐射在130 $\sim$ ~ 800 $μ$ m范围内的长相干长度。从相位匹配的角度讨论了PhMDA作为太赫兹辐射源的可能性。
2014-09-10 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
"Head-to-head" and "tail-to-tail" 180-degree domain walls in an isolated ferroelectric
本文用朗道理论研究了有限孤立铁电样品中"头对头"和"尾对尾"的180度畴壁。开发了适合于数值计算的全套方程。在几种极限情况下，推导出了跨壁偏振分布的显式表达式，并对壁宽进行了估计。分析表明，不同的制度的屏蔽和不同的依赖性的宽度上的温度和系统的参数的带电畴壁是可能的，取决于自发极化和浓度的载流子在材料中。结果表明，典型钙钛矿结构中带电畴壁的半宽度约为非线性的E-F屏蔽长度，比中性畴壁的半宽度大一个数量级。在忽略表面极化能力的情况下，得到了不同屏蔽条件下“头对头”壁的形成能。结果表明，无论是“头到头”或“尾到尾”的配置可以是积极有利的相比，铁电体的单畴状态，如果表面的极化能力是足够大的。如果不是这种情况下，在块状铁电体中的带电畴壁的存在仅仅是畴生长动力学的结果。考虑了畴壁带电态、单畴态、多畴态和零极化态之间竞争的尺寸效应。将孤立铁电样品的情况下获得的结果与电极化样品的结果进行了比较。结果表明，电极化样品中的带电畴壁既可以是亚稳态的，也可以是稳态的，这取决于电极与铁电体之间的功函数差以及电极/铁电体界面的极化能力。
2011-03-08 cond-mat.mtrl-sci
Deep Learning of Accurate Force Field of Ferroelectric HfO$_2$
HfO $_2$基薄膜铁电性的发现为利用这种硅兼容铁电体实现低功耗逻辑电路和高密度非易失性存储器开辟了新的机会。铁电体的功能性能与其在有限温度下对外部刺激（如电场）的动态响应密切相关。分子动力学是研究大尺度和时间尺度上动力学过程的理想技术，尽管它在新材料中的应用经常受到经典力场的有限可用性和准确性的阻碍。在这里，我们提出了一个基于深度神经网络的HfO $_2$原子间力场，它是使用并发学习过程从{ \em ab initio}数据中学习的。该模型的潜力是能够预测的结构特性，如弹性常数，状态方程，声子色散关系，和相变障碍的各种Al 2 O3多晶型物的准确性与密度泛函理论计算。利用等压-等温系综分子动力学模拟再现了HfO $_2$的温度驱动铁电-顺电相变的实验序列，进一步证实了该模型势的有效性.我们提出了一个通用的方法来扩展模型的潜力HfO $_2$相关的材料系统，包括掺杂剂和缺陷。
2020-10-30 cond-mat.mtrl-sci
Domain wall fluctuations in ferroelectrics coupled to strain
利用包含极化与应变耦合的Ginzburg-Landau-Devonshire模型，计算了铁电畴壁的涨落谱。由于180度和90度壁的应变分布不同，应变耦合的影响在这两种构造之间不同。声子的有限速度$v_s$延迟了应变对极化涨落的响应，结果依赖于$v_s$。对于$v_s \to \infty$，应变介导瞬时电致伸缩相互作用，这在90度壁的情况下是长程的。对于有限的$v_s$，声学声子阻尼壁激发，产生连续谱函数。作为$v_s\ to 0$，出现带隙模式，其对应于在固定应变势中振荡的极化。
2013-07-30 cond-mat.mtrl-sci
Photovoltaic effect in multi-domain ferroelectric perovskite oxides
我们提出了一个器件模型，阐明了畴壁的光伏效应在多畴铁电钙钛矿的作用。该模型考虑了铁电极化、空间电荷、光生和电子输运之间复杂的相互作用。当应用于铋铁氧体，结果表明一个显着的电势跨越71度和109度畴壁，这反过来又有助于光伏（PV）效应。我们还发现极化和氧八面体倾斜之间的强相关性，这表明后者在PV效应中的重要作用。基于畴壁的PV效应在本质上是加性的，允许产生带隙以上电压的可能性
2018-11-19 cond-mat.mtrl-sci
Dynamical Disorder in the Mesophase Ferroelectric HdabcoClO4: A Machine-Learned Force Field Study
本文利用 NeuralIL 神经网络训练机器学习力场，模拟 HdabcoClO4 的相变与热膨胀，揭示了低温相中随温度增强的质子转移及其引发的质子无序和氢键链方向无序。
2024-10-21 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
Nano-Clustering Mediates Phase Transitions in a Diastereomerically-Stabilized Ferroelectric Nematic System
在过去的五年中，一类新的铁电流体，铁电液晶（NFLCs），由于其特殊的性质，如巨大的极化，高电光活性加上高流动性，创造了一个噪音。尽管最近在基于分子参数设计和开发新的NFLC分子方面做出了巨大努力，但NF相变的控制和NF相的稳定仍然具有挑战性。在这里，我们讨论了混合的DIO非对映异构体[transDIO（1）和cisDIO（2）]的NF相变的影响，在近晶cybotactic团簇形成的X-射线衍射检查。有趣的是，结果表明，具有相似偶极和分子骨架的非LC 2与NFLC 1的平滑交换在NF相变的改变中起作用。
2022-09-12 cond-mat.mtrl-sci
Pressure-induced toroidal order in molecular Sn$_2$P$_2$S$_6$ ferroelectrics
针对Sn$_2$P$_2$S$_6$晶体，采用进化算法结合密度泛函理论进行ab initio分子动力学计算，揭示了压力下化学键重排诱导的环形有序局部偶极子，或与其高压金属相超导性有关。
2024-08-26 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio study of ferroelectric domain walls in PbTiO3
利用第一性原理超软赝势方法研究了钙钛矿型铁电化合物PbTiO 3中180度和90度畴界的原子结构。对于每种情况下，我们已经计算出的位置，厚度和创建的磁畴壁的能量，并估计其运动的势垒高度已获得。我们发现这两种畴壁是非常狭窄的一个类似的宽度的一至两个晶格常数的顺序。计算出90度畴壁的能量为35 mJ/m^2，比180度畴壁的能量低4倍左右，而且只有一个极小的运动势垒，我们发现了一个令人惊讶的特征，即在90度畴壁上的静电势有0.15-0.2 eV的小偏移。
2001-09-14 cond-mat.mtrl-sci
Multiscale Modelling of Ferroelectrics using a Physics-Informed Neural Network Driven by Molecular Dynamics Data: Parameter Identification and Field Reconstruction
Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg（埃尔朗根-纽伦堡大学）；Nagoya Institute of Technology（名古屋工业大学）
该研究提出由分子动力学数据驱动的物理信息神经网络，结合自适应梯度归一化实现铁电体多尺度建模，可识别相场模型参数并重建极化等场，为跨尺度材料建模提供有效方法。
2026-08-26 cond-mat.mtrl-sci
Dynamic Local Distortions in Ferroelectrics
KNbO $_3$的分子动力学模拟揭示了预制的动态链状结构，即使在顺电相，这是与软化的声子分支在大区域的布里渊区。铁电跃迁的相序被正确地再现，表明在模拟中使用的第一原理有效哈密顿量捕获了驱动跃迁的微观波动的基本行为。实空间链为理解这些相变的位移和有序-无序特性提供了一个框架。
1997-10-09 cond-mat.mtrl-sci
Thin Lead Titanate films grown by Molecular Beam Epitaxy
报道了用分子束外延技术在SrTiO_3衬底上生长原子级平整的PbTiO_3铁电薄膜。这些材料增长的主要问题是铅的高挥发性。这在很大程度上可以通过使用PbO而不是Pb作为源并且通过在生长期间使用原子氧来克服。随着温度的升高，PbTiO 3的面外晶格常数不断减小，表明PbTiO 3在生长温度（Tg= 600 oC）下仍为铁电体，这与理论预测的TC= 765 oC（与TC bulk = 490 oC相比）相一致。
2007-04-20 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectric $π$-stacks of molecules with the energy gaps in the sunlight range
铁电$π$ -堆叠分子线的太阳能电池应用的理论设计，在这样的方式，它们的能隙落在可见光和红外线范围内的太阳辐射。能带工程是通过改变芳环的数量和选择偶极基团的数量和种类来定制的。在密度泛函理论（DFT）框架下，采用B3 LYP方法，对分子线的电子结构和电子-空穴对的化学性质进行了分析.此外，它被发现，这些系统的有利特性之一-即分离路径的电子和空穴传输-报告较早，仍然适用于较大的分子，由于偶极选择规则的电子-空穴生成，这不允许最低的光学跃迁之间的状态定位在同一部分的分子。
2017-01-13 cond-mat.mtrl-sci
Noncollinear ferroelectric and screw-type antiferroelectric phases in a metal-free hybrid molecular crystal
本文在无金属有机盐 (H2Dabco)BrClO4 中发现相邻电偶极子呈60°非共线扭转，并将铁电–反铁电相变解释为扭转角序列编码。
2024-11-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Influence of electric field on the Eu+3 photolumiscence in lead-free ferroelectric Na1/2Bi1/2TiO3
研究了Eu修饰的Na 1/2Bi 1/2 TiO 3（NBT）的电场诱导Eu+3光致发光（PL）和结构变化。详细的分析表明，低于一个临界Eu组成电场不可逆地抑制了结构的异质性固有的主机矩阵NBT，并带来了一个长距离铁电状态与菱面体（R3 c）畸变。PL研究表明，纳米尺度上的结构无序打开了新的辐射跃迁通道，而电场可以抑制这种通道。这项研究表明，Eu+3发光可用于探测弛豫铁电体和高性能压电合金中的电场耦合非常强烈的晶格和结构的自由度的场诱导结构有序的相对程度。
2015-07-19 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectric Fluids for Nonlinear Photonics: Evaluation of Temperature Dependence of Second-Order Susceptibilities
本文系统测量了五种铁电向列相及层状近晶A铁电相材料的二阶非线性光学极化率，其0.3至20 pm/V的测量值可通过分子级超极化率计算与向列势模型合理预测，突显了建模辅助设计增强非线性光学铁电流体的潜力。
2025-09-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.optics
Giant electrocaloric effect at the antiferroelectric-to-ferroelectric phase boundary in PbZrTiO$_3$
分子动力学模拟预测了PZT（PbTiO $_3$ -PbZrO $_3$）铁电-反铁电相界的巨大电热效应。这些大规模的模拟也提供了深入了解PZT材料中的电热效应的原子机制。通过对一系列铁电（FE）和反铁电（AFE）PZT材料的研究，我们发现铁电复合材料具有正的电热效应，而反铁电复合材料具有正负交叉的电热效应。在AFE-FE相边界，我们发现复杂的域模式。我们证明了巨大的电热温度变化的起源与偶极系统对外界刺激的过渡区的简单结构反应有关。
2019-06-25 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectric 180 degree walls are mechanically softer than the domains they separate
畴壁在功能上不同于它们所分隔的畴，但对它们的机械性质知之甚少。使用扫描探针显微镜，我们已经测量了铁电180 °畴壁的机械响应，并观察到，尽管分离域是机械相同的（非铁弹性），壁是机械不同的-软-相比的域。在不同的铁电材料（LiNbO3、BaTiO3、PbTiO3）和不同的形貌（从单晶到薄膜）中观察到了这种效应，因此它似乎是普遍的。我们提出了一个理论框架，解释畴壁软化和证明的效果应该是共同的所有铁电体。
2020-05-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Identification of novel organic ferroelectrics: A study combining importance sampling with machine learning
针对已知有机铁电体数据有限的问题，本文结合重要性采样、随机森林回归与第一性原理模拟，从广阔化学空间中筛选并验证具有自发极化的新型有机铁电候选材料。
2023-06-06 cond-mat.mtrl-sci physics.data-an
Landau theory of 180 degrees domain walls in BaTiO3 type ferroelectric particles: microcomposite materials
本文提出了BaTiO_3型铁电粒子180度畴壁的朗道理论。准确描述大块畴壁的结果，使我们能够制定变分方法在相应的小颗粒畴壁理论。在立方体形状的样品中，考虑了退极化场效应和空间电荷层。结果发现，在低温下，众所周知的双曲正切壁轮廓是一个很好的近似描述畴壁。在转变温度附近，更合适的说法是由于小BaTiO 3颗粒中单个铁电壁的分裂而相应地将铁电-顺电-铁电畴分开的两个壁。发现了微复合材料中小铁电颗粒的畴壁能量密度、平均壁间距和厚壁介电响应的变化，我们的结果比现有的理论更好地描述了所观察到的相关性。在微复合材料中铁电相向顺电相转变的温度区，我们对响应、类居里转变温度和其它性质的新的定量结果可能得到验证。
2021-08-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Ferroelectric AlBN Films by Molecular Beam Epitaxy
本研究通过分子束外延在Nb2N电极上生长AlBN薄膜，发现其具有铁电性，剩余极化15 uC/cm2，矫顽场1.45 MV/cm，因漏电导致唤醒不完整，但保留AlN超宽带隙，可外延集成于GaN/AlN，为电子、光子和存储器件提供新机遇。
2024-07-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
