Effect of polarization fatigue on the Rayleigh coefficients of ferroelectric lead zirconate titanate thin films: experimental evidence and implications
系统研究了极化疲劳对铁电锆钛酸铅（PZT）薄膜瑞利系数的影响。有人发现，电疲劳强烈影响PZT薄膜的瑞利行为。可逆和不可逆的瑞利系数随着开关周期数的增加而减小。这种现象是由于在电循环过程中，电极和薄膜之间的界面降解层的生长。在这项工作中使用的方法可以作为一种替代的非破坏性的方式来评估铁电薄膜器件在应用过程中的疲劳寿命和介电性能的退化。
2014-05-22 cond-mat.mtrl-sci
Effect of manganese doping on the size effect of lead zirconate titanate thin films and the extrinsic nature of dead layers
研究了不同锰掺杂浓度下锆钛酸铅（PZT）薄膜的尺寸效应。我们发现，在传统的Pt/PZT/Pt薄膜电容器的尺寸效应可以系统地减少，几乎完全消除通过增加Mn掺杂浓度。在电极-膜界面处的界面层似乎几乎完全消失的PZT膜与2%的Mn掺杂水平，确认使用传统的串联电容器模型的拟合。我们的工作表明，在铁电体的尺寸效应是外在的性质，支持Saad等人的工作。我们的结果的其他影响也进行了讨论。通过比较文献中的各种实验研究，我们提出了一种方案，即PZT（或钛酸锶钡，BST）和金属电极（如Pt和Au）之间的死层可能具有有缺陷的烧绿石/萤石结构（可能具有一小部分铁电钙钛矿相）。
2009-11-19 cond-mat.mtrl-sci
Low frequency and Microwave Magnetoelectric Effects in Thick Film Heterostructures of Lithium Zinc Ferrite and Lead Zirconate Titanate
研究了含锌取代锂铁氧体和锆钛酸铅（PZT）的层状样品在低频和X波段的磁电耦合。采用厚膜叠层和烧结的方法制备了Li_（0.5-x）/2 Zn_xFe_（2.5-x）/2 O_4（LZFO）（x=0 ~ 0.4）和PZT多层膜。在低频（10-1000 Hz），横向场的ME电压系数高于纵向场。随着Zn在铁氧体中的替代，横向耦合在x=0.3时增加到最大值，然后在更高的x时减小。基于我们的双层模型的分析意味着一个有效的磁-机械耦合与锌取代，导致在强大的ME相互作用。通过测量外加电场引起的铁磁共振场的位移来研究微波ME耦合。从这些数据估计ME常数与我们的铁氧体PZT双层模型一致。
2003-08-08 cond-mat.mtrl-sci
The electrocaloric response in Lanthanum-modified lead zirconate titanate ceramic
在过去的几十年里，人们对基于电热效应的新冷却技术产生了极大的兴趣。在聚合物和无机铁电材料中观察到的大电热效应使得新一代电介质冷却装置的开发成为可能。我们报告了显着的影响退火的电热效应观察到12/65/35 PLZT块体陶瓷。电热数据通过直接测量获得。电热结果证实了在该弛豫铁电PLZT组合物中存在显著的电热响应，超过了先前在钙钛矿弛豫铁电体如PMN-PT和x/65/35 PLZT陶瓷中获得的电热值。
2020-12-11 cond-mat.mtrl-sci
Dynamic Magnetoelectric Effects in Bulk and Layered composites of Cobalt Zinc Ferrite and Lead Zirconate Titanate
研究了钴锌铁氧体、Co_（1-x）Zn_xFe_2 O_4（x=0-0.6）和锆钛酸铅的体材料和多层膜的低频磁电耦合。在大块样品中，横向和纵向耦合是弱的，是相同的大小。ME相互作用的显著加强在层状结构中是明显的，ME电压系数比散装样品高10-30倍。层状复合材料研究的重要发现如下。(i)横向耦合比纵向耦合强。(ii)ME相互作用的强度取决于Zn取代，x=0.4时最大。(iii)体积和静态磁场的ME电压系数的依赖性分析揭示了弱耦合的铁磁-压电界面。(iv)界面耦合k随着Zn取代而增加，并且k与x的曲线显示出以x=0.4为中心的最大值。(iv)锌辅助的增强归因于铁氧体中的有效的磁-机械耦合。
2003-07-23 cond-mat.mtrl-sci
Revisit the phase diagram and piezoelectricity of lead zirconate titanate from first principles
该研究利用机器学习深度势模型模拟PZT，重现相图并阐明MPB处铁电纳米畴的极化旋转驱动高压电响应。
2023-12-21 cond-mat.mtrl-sci
Bipolar and unipolar electrical fatigue in ferroelectric lead zirconate titanate thin films: an experimental comparison study
通过执行标准的PUND（正向上-负向下），双极/单极电循环的铁电锆钛酸铅（PZT）薄膜电容器上的电容器的回线和介电测量，我们表明，单极疲劳是明显的，但仍然不如在相同的电压下进行的双极疲劳严重。这归因于由单极脉冲之间的剩余去极化场诱导的极化保持（反向开关），其中所施加的场低于去极化场，并且使用LPD-SICI模型（LPD-SICI代表由开关诱导的电荷注入引起的局部相位分解）来解释。在单极电循环期间不发生切换的传统观点可能需要纠正。如果电压低于2 Vc（Vc是饱和矫顽电压），则使用与重复疲劳循环相同电压的脉冲记录的PUND结果不可靠。在更高电压（例如4Vc）下进行介电测量或电环测量是评估疲劳程度的更可靠方法，在这种情况下可以提供更有价值的信息。最后，介电结果已被用来估计双极/单极疲劳后的疲劳引起的退化（pyrophilrelike）界面层的有效厚度di，这还没有做到迄今为止，我们最好的知识。即使在最严重的双极疲劳之后，di仍然远小于膜厚度的事实强烈地表明，铁电体中的极化疲劳是界面效应，而不是体效应。
2009-11-26 cond-mat.mtrl-sci
Electrocaloric response in Lanthanum-modified lead zirconate titanate ceramics
最近在聚合物和无机铁电材料中发现的大的电热（EC）效应打开了开发新一代固态冷却或加热装置的潜在可能性，所述新一代固态冷却或加热装置具有更好的能量效率，对环境的危害可能更小。我们采用直接测量的方法研究了Pb 1-xLax（ZryTi 1-y）1-x/4 O3（PLZT）（x=0.06和0.12）体相陶瓷的电热响应随温度和电场的变化。在此，在具有低y=0.40组成的PLZT组成相图的一部分中探测EC响应的性质，其中EC效应先前未被研究。测量结果表明，在430 K和80 kV/cm的温度下，12/40/60 PLZT样品具有较大的EC响应，其EC温度变化（ΔTEC）为2.92 K。该值超过了先前在弛豫铁电x/65/35 PLZT组合物中获得的ΔTEC值，并与镁钛酸铅-钛酸铅陶瓷中的最佳EC响应相媲美。在20 kV/cm和410 K的较低电场下测得的电热响应率（ΔT/ΔE）值为0.41 × 10 -6 Km/V，与在其他钙钛矿铁电体中观察到的值相当。
2020-06-09 cond-mat.mtrl-sci
Antiferroelectric nanodomains in the vicinity of the morphotropic boundary in PZT-based coarse-grained ceramics
在这篇文章中提出的结果表明，考虑到这样一个现象的重要性，作为在边界分离共存相的锆钛酸铅基固溶体的组成属于morphotropic边界区域的“温度-组成”相图的固溶体分解。结果表明，在固溶体的局部分解的边界附近的分离的四方相和菱方相在铅锆钛酸盐基固溶体导致的化学成分的固溶体的变化和偏析的形成。它还表明，适当的热电处理的样品含有这些偏析可以得到更高的值的压电参数的铅锆钛酸盐基化合物。
2016-10-20 cond-mat.mtrl-sci
Deflection of MEMS Based Sandwiched Cantilever Beam for Piezoelectric Actuation: Analysis of Lead Zirconate Titanate Piezoceramic Material
研究了基于微机械系统（MEMS）的压电驱动夹层悬臂梁的变形问题。在COMSOL Multiphysics软件环境下进行了模拟计算。对于某一模型的研究，发现PZT-8的最低尖端偏转为38.074 nm，PZT-5 H的最高尖端偏转为82.965 nm。在该模型中，一个2 mm厚的柔性泡沫芯被夹在两个8 mm厚的铝层之间，该夹层悬臂梁长100 mm。该小工具被替换为具有10 mm长的压电致动器的泡沫芯，该压电致动器位于x=55 mm和x=65 mm之间。当压电陶瓷材料改变时，光束基本上改变。对于不同的锆钛酸铅压电陶瓷材料，悬臂梁的尖端偏转在37和83纳米之间变化。PZT-8具有37.074 nm的最低偏转，而PZT-7A具有40.423 nm的第二低偏转。发现的最大头端偏转是发现的最小头端偏转的两倍多。压电陶瓷材料可用于提高任何机械装置的效率，其对用于压电驱动的夹层悬臂梁的偏转有明显的影响。
2021-10-22 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Review of the recent x-ray and neutron powder diffraction studies on lead zirconate titanate
讨论了Pb（ZrxTi 1-x）O3（PZT）固溶体结构细化的相关问题。特别注意的是支付在附近的准同型相界（MPB），局部对称性往往显着低于平均对称性的共存相的建模。根据最近的研究，在MPB附近的两相共存是一个物理上的必要性。最近发表了在MPB附近具有$x$的PZT的显著不同的结构模型。结构模型，X射线，中子和电子衍射研究的基础上，进行了审查，并确定了两个本质上不同的方法：（i）的方法，空间群对称性降低，直到功能，由于当地的扭曲“建模”和（ii）的方法，最高的空间群对称性与粉末衍射数据兼容，一起使用的模型为当地的障碍。与方法（ii）相关，总结了考虑hkl相关谱线展宽的模型的基本特征。潜在的主题是考虑如何局部区域，对称性低于平均对称性，应建模。方法（i）经常引入不合理的结构参数，应避免使用。通过研究温度和组成的依赖性的结构参数，包括线形状参数和相分数的情况下的两相样品，可以进一步测试所提出的模型。考虑到当地的Pb离子位移和它们对相邻的B-阳离子配置的依赖性，局部结构的电性能（可切换的极化和电导率）的意义进行了讨论。
2006-07-28 cond-mat.mtrl-sci
Tuning of large piezoelectric response in nanosheet-buffered lead zirconate titanate films on glass substrates
University of Twente（特温特大学）
本文提出利用结晶纳米片种子层和20 Hz脉冲激光沉积频率，在玻璃基底上生长（100）取向PZT薄膜，通过减少基底夹持实现280 pm/V的大压电响应，约为此前最高值的3倍。
2016-11-17 cond-mat.mtrl-sci
Comment on ``Conduction states in oxide perovskites: Three manifestations of Ti$^{3 +}$ Jahn-Teller polarons in barium titanate''
在这篇评论中，[S。伦耶尔岛F. Schirmer，H. Hesse和Th. W. Kool，Phys. Rev. B { \bf 66}，165106（2002）]讨论了钙钛矿中氧空位的电子结构。第一原理计算支持这些空位中的深能级，而Lenjer等人认为电子的相互作用能是负的，但电导率的数据则相反。
2003-04-07 cond-mat.mtrl-sci
Optical properties of perovskite alkaline earth titanates : a formulation
在这篇文章中，我们提出了一个公式的光学电导率作为卷积的能量分辨联合态密度和能量频率标记的跃迁率。我们的最终目标是开发一个基于增广空间递归的随机系统的方案。为了获得我们的配方的信心，我们将配方应用到三个碱土钛酸盐CaTiO_3，SrTiO_3和BaTiO_3，并比较我们的结果与这些系统的光学性能的可用数据。
2002-03-03 cond-mat.mtrl-sci
X-ray and neutron scattering on disordered nanosize clusters: a case study of lead-zirconate-titanate solid solutions
综述了固体的缺陷和缺陷模型。本文给出了一种能处理同时具有多个缺陷类型的非周期性固体的数值方法，用于模拟纳米团簇的散射。该方法将颗粒尺寸、形状和缺陷考虑在内，并隔离元件特定信号。举例说明如何实验室规模的设施可以用来提取有关缺陷的关键信息。作为一个案例研究的统计近似模型，锆钛酸铅（PZT）。PZT是一种具有多种缺陷类型的材料，包括替代型、位移型和表面型缺陷。考虑到空间组成的变化，通过引入一个模型，其中每个细胞的边长取决于在集群中的Zr和Ti离子的分布。在空间上变化的边缘长度和角度被称为微应变。采用BVS模型对Pb、Zr和Ti的阳离子位置进行了调整，以满足名义价态要求。该模型适用于计算从椭圆形的PZT集群的散射和模拟的结构变化作为一个函数的平均组成。正确地给出了两相共存范围，即准同型相界组成。为了与常用的X射线和中子衍射数据进行比较，选择布拉格反射强度和线形进行了模拟。给出了散射团簇的大小和形状对衍射图样的影响的例子，并将通过Scherrer方程计算的颗粒尺寸与精确的团簇尺寸进行了比较。从两种类型的180度域的球形颗粒，一种类型分配给富钛PZT和第二的MPB和Zr丰富的PZT，散射计算。我们展示了如何使用该方法来模拟极化反转。
2015-03-11 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Direct evidence for ferroelectric polar distortion in ultrathin lead titanate perovskite films
用X射线光电子衍射直接研究了PbTiO_3外延薄膜中与铁电性相关的晶格内极性原子畸变和四方性。我们的测量，结合从头计算，明确地表明非中心对称的薄膜几个单位电池厚，意味着薄膜薄至3个单位电池仍然保持铁电极性失真，也表明，没有厚的顺电死层的表面。
2005-11-03 cond-mat.mtrl-sci
Origin of relaxor behavior in barium-titanate based lead-free perovskites
众所周知，无序弛豫铁电体具有局域极性相关。然而，对于不同的取代类型，破坏长程极性顺序的局部化场的起源尚不清楚。目前，已知在钛酸钡晶格的B位处与Ti 4+具有相同化合价的取代基产生诱导弛豫行为的Ti-O-Ti链的随机破坏。另一方面，调查晶格破坏和弛豫行为所造成的不同价的取代基在B-网站是更复杂的，由于同时发生的电荷不平衡和取代基阳离子的位移。本文提出了杂价改性钛酸钡陶瓷在低取代基含量（< 10%）时弛豫行为的有效电荷介导机制。这些结果将为目前对化学改性铁电材料中弛豫行为的理解增加学分，并承认缺陷（如阳离子空位）在晶格破坏中的关键作用，为介电和储能应用领域中基于化学的材料设计铺平道路。
2021-11-12 cond-mat.mtrl-sci
Tin Titanate: the hunt for a new ferroelectric perovskite
我们回顾了所有已发表的文献，并表明，没有实验证据表明，均匀的钛酸锡SnTiO 3散装或薄膜形式。相反，不相关的人工制品的组合很容易被误解。X射线布拉格数据受到来自Si衬底的双重散射的污染，在钙钛矿SnTiO 3应该出现的2 θ角处给出了一条强线。在560 K附近的强介电发散是不可逆的，并产生氧位脱陷，伴随着Warburg/Randles界面异常。在纯（Sn，Ti）O_2金红石/绿柱石中，铁电性被禁止，但仍有很小的（4 μ C/cm ~ 2）表观铁电滞后。只有最近的德国工作揭示了真正的大块SnTiO 3，但这是完全不均匀的，由一系列复杂的堆垛层错组成，不适合铁电器件。未公开的TEM数据揭示了与壳-芯结构相关的非均匀SnO层状结构薄膜。严酷的结论是，在粉末和ALD薄膜中存在伪装成铁电性的不相关人工制品的组合;剑桥PLD数据中只有微量的第二相表明任何钙钛矿含量。事实上，X射线、介电和磁滞数据都导致了错误的结论，这一点很有启发性，让我们想起了早期对钛酸铜钙（一种著名的边界层电容器）的研究。
2019-08-28 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic Ordering, Orbital Ordering and Resonant X-ray Scattering in Perovskite Titanates
考虑到$t_{2g}$轨道的三重简并性和强的电子-电子相互作用，导出了钙钛矿钛酸盐的有效哈密顿量.磁和轨道有序相的平均场近似的有效哈密顿量进行了研究。在铁磁相的轨道状态的一个大的简并被发现在相反的情况下的双简并$e_g$轨道。提升这种轨道简并由于晶格畸变和自旋轨道耦合检查。本文导出了X射线共振散射截面的一般形式，并应用于YTiO $_3$的最新实验结果。研究了轨道有序YTiO $_3$中的自旋波色散关系。
2001-11-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Isotopic effect of proton conductivity in barium-zirconates for various hydrogen-containing atmospheres
在各种钙钛矿型质子传导氧化物中，Y掺杂的BaZrO 3钙钛矿是一种很有前途的电化学氢器件材料，因为它具有良好的化学稳定性和在500-800 °C的较高工作温度下较高的质子传导率。为了使功能BaZrO_3质子导体在电化学制氢装置中得到实际应用，有必要了解质子导电性的同位素效应。为了了解锆酸钡中质子传导率的同位素效应，在这项研究中，在Ar、（Ar +4%H2）、（Ar +4%D2）、（Ar + H2O）、（Ar + D2 O）和O2气氛中测量了两种不同成分的质子传导率：BaZr0.9Y0.1O2.95（BZY）和BaZr0.955Y0.03Co0.015O2.97（BZYC），温度范围为500 °C至1000 °C。通过比较所获得的结果，观察到由于Co元素在BaZr 1-xYxO 3-a质子导体中的共掺杂，在烧结性、导电性和同位素效应方面的显著差异。
2021-07-28 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Ab initio Study of Valley Line on a Total-Energy Surface for Zone-Center Distortions of Ferroelectric Perovskite Oxides BaTiO3 and PbTiO3
采用从头算结构优化技术确定了钙钛矿型铁电氧化物带心畸变的总能量面谷线，并应用于钛酸钡BaTiO 3和钛酸铅PbTiO 3.所提出的技术是对King-Smith和Vanderbilt的方案[Phys.Rev.B49，p.5828（1994）]的改进，该方案将总能量作为原子位移幅度的函数进行评估。数值计算结果表明，总能量可以表示为一个四阶函数的原子位移振幅在BaTiO 3，但不是在PbTiO 3。
2004-03-24 cond-mat.mtrl-sci
Structure and Properties of Rare earth Neodymium Zinc Titanate
本文研究了稀土钛酸锌（NZT）的介电性能和相组成.结果表明，它是不可信的是一个稳定的钙钛矿结构，实际上是类似于钛铁矿结构，但进一步的研究表明，单斜结构可以用于NZT。本研究利用模型化与模拟来定义NZT的原子位置与晶体结构。这些组合物具有良好的介电性能，可用于微波通信。
2015-02-26 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectric PbZr$_{1-x}$Ti$_x$O$_3$ by ethylene glycol-based chemical solution synthesis
本文研究了以乙二醇为溶剂和桥连配体的水稳定溶胶-凝胶法制备锆钛酸铅铁电体及其薄膜的方法。与传统的溶胶-凝胶法相比，该方法提供了更低的溶剂毒性，对大气水分的更高稳定性和简化的合成过程。在菱形相的铌掺杂锆钛酸铅（PNZT）的陶瓷颗粒的生产具有高密度和良好的压电性能，在文献中报道的那些和商业压电元件中发现的那些。此外，九层薄膜堆叠由相同的溶胶通过旋涂到镀铂的硅衬底上制成。薄膜无裂纹，显示出致密的钙钛矿晶粒结构，具有弱（111）取向。薄膜的压电测量结果表明，压电系数与文献值和良好的稳定性对疲劳。
2020-07-22 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Study on the hydrogen behavior in Y and Co doped barium-zirconate
采用热脱附谱（TDS）研究了混合钙钛矿氧化物、钇钴掺杂锆酸钡（BaZr $_{0.955}$ Y $_{0.03}$ Co $_{0.015}$ O $_{3-a}$（BZYC））在D $_2$和D $_2$ O气氛中的氢释放行为.氢的释放出现在1000 K左右。氢溶解度在暴露于D $_2$ O的BZYC样品中较高。
2022-12-27 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Electronic and optical properties of SrTiO3 perovskite using semi-local and hybrid first principles density functional theory
采用密度泛函理论方法，在PBE和HSE水平上研究了钛酸锶钙钛矿的晶格常数。该研究已经在所有3个现有的相，即立方相，正交相和四方相，然而，到目前为止，实验细节仅适用于立方相。
2021-12-21 cond-mat.mtrl-sci
Optical probe of ferroelectric order in bulk and thin film perovskite titanates
我们用光谱法测量了SrTi $^{16}$ O $_3$和BaTiO $_3$以及相关的量子顺电和铁电材料的直接带隙$E_g$的温度依赖性。我们发现，$E_g$表现出异常的温度依赖性与铁电转变，可以占在Fröhlich电子-声子相互作用的光学声子模式，所谓的软模式附近的显着变化。我们表明，这些特征的变化$E_g$可以很容易地检测到，即使在非常薄的薄膜的SrTi $^{16}$ O $_3$与应变诱导铁电秩序。因此，光谱学可以用作这些钛酸盐的非常薄膜中的铁电顺序的相对简单但灵敏的探针，并且可能也用于随后的多层膜和器件中。
2013-09-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Evidence against the polarization rotation model of piezoelectric perovskites at the morphotropic phase boundary
在钙钛矿锆钛酸铅及相关系统中的准同型相界（MPB）附近观察到的非常大的压电响应的起源一直在深入研究中。极化旋转的思想经常被用来解释压电性能。最近报道钛酸铅在10 K时经历一个作为静水压力的函数的相变序列$P4mm\to Pm\to Cm\to R\bar{3}c$ [M. Ahart等人，Nature Letters. \textbf{451}，545（2008）]。我们证明，这种解释是不正确的（i）模拟报告的衍射图案，（ii）密度泛函理论计算表明，无论是$Pm$，$Cm$，也没有$Pmm2$相是稳定的研究压力范围内，并进一步表明，八面体倾斜是高压下的关键稳定机制。在更一般的基础上给出的注释证明了通过中间单斜相在菱面体相和四面体相之间的连续相变是不可能的。因此，在相变区域附近的两相共存是可能的，并且对机电性能具有重要作用。
2008-10-15 cond-mat.mtrl-sci
Preparation and characterization of PZT/PVDF composites films fabricated by electrospinning method
本文介绍了锆钛酸铅-聚偏氟乙烯复合材料的一些性能。实验结果表明，采用静电纺丝法可以制备出致密的PZT-PVDF纤维。另一方面，晶粒尺寸、含量等因素对材料的杨氏模量和铁电性能的影响。
2020-04-15 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Lattice dynamics of BaTiO3, PbTiO3 and PbZrO3: a comparative first-principles study
采用第一性原理变分密度泛函微扰理论，在平面波基组和从头算赝势下，计算了立方钙钛矿结构中钛酸铅和锆酸铅的全声子色散关系.与先前获得的钛酸钡结果的比较表明，单一成分（Ba到Pb，Ti到Zr）的变化对不稳定模式的特征和分散性有深远的影响，对相变的性质以及化合物的介电和压电响应具有重要意义。在真实空间中的原子间力常数的检查，得到正确对待的远程偶极贡献的变换，表明大多数是惊人的相似，而它是在几个关键的相互作用，产生所观察到的变化的声子色散的差异。这些趋势表明，力常数的可移植性，以预测钙钛矿固溶体的晶格动力学的可能性。
1999-03-12 cond-mat.mtrl-sci
Anharmonicity of the antiferrodistortive soft mode in barium zirconate BaZrO$_3$
本文结合非弹性中子与X射线散射实验及第一性原理自洽声子理论，揭示了BaZrO$_3$中R点反铁畸变软模从室温到2 K的显著软化行为，并证明加入三次、四次非谐力常数及量子涨落可定量解释其温度依赖性。
2023-08-14 cond-mat.mtrl-sci
Structural phase transitions in Ruddlesden-Popper phases of strontium titanate: {\em ab initio} and inhomogeneous Ginzburg-Landau approaches
本文首次系统地{ \em ab initio}研究了钛酸锶（Sr $_{1+n}$ Ti $_n$ O $_{3n+1}$）的Ruddlesden-Popper（RP）相的反铁电畸变（AFD）序随压缩外延应变和相数$n$的变化。我们发现所有RP相在一个显着的应变范围内表现出AFD顺序，恢复散装AFD顺序为$\sim 1/n^2$。一个广义的Ginzburg-Landau哈密顿量，包括八面体间的相互作用再现我们的{ \em从头算}结果以及，打开一条途径，了解其他纳米结构的钙钛矿系统。
2010-08-19 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Coupling between tilts and charge carriers at polar-nonpolar perovskite interfaces
在钙钛矿界面产生二维电子气的极性不稳定性的唯象理论，由此扩展到包括耦合到钙钛矿倾斜。首先探讨了均匀倾斜的朗道理论，为进一步的，更现实的朗道-金兹伯格理论描述了整个薄膜不同的倾斜幅度设置场景。该理论也被推广到占的响应，施加的电场垂直的接口，这使得更精细的控制相变。传统上描述的单个金属-绝缘体转变的物理学通过耦合而大大丰富，该模型描述了具有一个或两个转变的各种场景，可能是连续的或不连续的。第一性原理计算允许对定义模型的参数进行估计，这些参数已经针对铝酸镧和钛酸锶之间的界面进行了计算。
2022-09-19 cond-mat.mtrl-sci
First-principles study of phase transition in cadmium titanate by molecular dynamics incorporating nuclear quantum effects
本文通过引入核量子效应的量子热浴第一性原理分子动力学方法，揭示了体积膨胀对钛酸镉低温铁电相稳定的关键作用，证明该方法能以低计算成本准确模拟低温相变。
2024-06-18 cond-mat.mtrl-sci
Hardening-softening transition in Fe-doped Pb(Zr,Ti)O3 ceramics and evolution of the third harmonic of the polarization response
它示出的第三谐波的偏振响应（δ 3）的相位角是非常敏感的硬，铁掺杂的锆钛酸铅[Pb（Zr，Ti）O3或PZT]陶瓷的老化状态，因此可以提供丰富的信息负责在硬铁电体老化的过程。当硬PZT陶瓷经历硬化（老化状态）-软化（去老化状态）转变时，δ 3在子开关场变化约90度，在开关条件下变化约180度。δ 3随时间、温度和电场幅值的演化表明，至少有两种电荷迁移机制，一种是短程的，一种是长程的，可能参与了去时效过程。
2008-06-25 cond-mat.mtrl-sci
Origin and evolution of ferroelectricity in the layered rare-earth-titanate, $R_2$Ti$_2$O$_{7}$, Lichtenberg phases
我们报告了一个系统的第一性原理研究的基础上的密度泛函理论（DFT）的结构和铁电性能的$R_2$ Ti $_2$ O $_{7}$钙钛矿相关的氧化物与$R=$ La，Ce，Pr和Nd。我们发现，在所有情况下，铁电体扭曲的基态极性$P2_1$结构从其母中心对称的$P2_1/m$阶段是由一个单一的极性软模式组成的旋转和倾斜的TiO $_6$八面体结合的$R$离子的位移驱动。二次中心对称畸变，这是稳定的母体结构，大大有助于降低基态的能量。我们评估了整个系列的结构和极化的趋势作为PDMATHAMT的函数，并调和了文献中报道的极化值的差异。我们的结果证实了$R_2$ Ti $_2$ O $_{7}$材料家族属于适当几何铁电体类。
2019-03-28 cond-mat.mtrl-sci
Solid solutions with coexisting antiferroelectric and ferroelectric phases as materials with negative refractive index
证明了在反铁电（AFE）和铁电（FE）相共存畴的状态下，利用钙钛矿结构氧化物固溶体的受控分解制备负折射率材料的可能性。锆钛酸铅基固溶体被认为是适合于产生这种材料的物质的实例。所制造的复合材料构成具有分离FE和AFE相的域的导电相间边界的结构的介电基质。相界面的导电性是由于这些界面附近的固溶体的局部分解而产生的。局部分解的过程和因此的相间边界电导率可以通过外部影响来控制。
2015-01-08 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio calculations of phonon spectra in ATiO3 perovskite crystals (A = Ca, Sr, Ba, Ra, Cd, Zn, Mg, Ge, Sn, Pb)
用密度泛函理论的第一性原理计算了钙钛矿结构的钛酸钙、钛酸锶、钛酸钡、钛酸镭、钛酸镉、钛酸锌、钛酸镁、钛酸锗、钛酸锡和钛酸铅的声子谱。通过分析声子谱中的不稳定模，确定了可能的晶格畸变，并计算了相应相的能量。从声子谱、力常数和TO声子本征矢的分析，得出晶体铁电性的起源。结果表明，决定A位原子可能偏心的主要因素是这些原子的几何尺寸和电子构型。
2013-05-01 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectric effects in PZT
采用第一性原理计算研究了高钛含量锆钛酸铅（PZT）的合金化和铁电效应。我们发现合金化在PZT顺电相中的主要作用是两组B-O键的存在，较短的Ti-O键与较长的Zr-O键。另一方面，铁电性导致形成非常短的共价Ti-O键和形成共价Pb-O键链。铁电相中的共价性主要是由Ti 3d和O 2 p以及Pb 6s和O 2 p之间的杂化增强引起的。当从PZT的顺电相到铁电相时，这些杂化引起有效电荷的显著减少。
1998-02-19 cond-mat.mtrl-sci
Formation of nanostructures in ferroelectrics and antiferroelectrics in the process of phase transformation
本文研究了锆钛酸铅基固溶体中铁电相和反铁电相共存引起的非均匀状态。铁电相和反铁电相的尺寸的顺序为20至30 nm的域共存于大量的样品中，由于在相的自由能的一个小的差异。相间边界的共格特性导致沿这些边界的弹性应力的集中。由于晶格的等效位置被不同尺寸的离子占据，弹性应力导致固溶体的局部分解。较大的离子被驱入具有较大晶胞参数的畴中，较小的离子被推入具有较小晶胞参数的畴中。以这种方式形成的偏析的尺寸为8至15 nm的量级。
2006-04-19 cond-mat.mtrl-sci
A comprehensive study of the phase diagram of K0.5Na0.5NbO3-Bi0.5Na0.5TiO3 system
用高分辨同步辐射粉末衍射、中子粉末衍射和选区电子衍射（SAED）研究了无铅压电（1-x）K_（0.5）Na_（0.5）NbO_（3-x）Bi_（0.5）Na_（0.5）TiO_3系统的相图。两种无铅压电化合物K0.5Na0.5NbO3和Bi0.5Na0.5TiO3倾向于形成无限固溶体。氧八面体倾斜系统已被映射为组成和温度的函数。结果表明，K0.5Na0.5NbO3-Bi0.5Na0.5TiO3不像锆钛酸铅那样具有准同型相界，室温下由于ABO 3结构中A和B位的离子无序，在x=0.14和x=0.87附近发生了最显著的结构变化。
2016-04-28 cond-mat.mtrl-sci
Nuclear Quantum Effects on Proton Diffusivity in Perovskite Oxides
本研究通过量子热浴分子动力学模拟，揭示了核量子效应对钙钛矿氧化物中质子扩散率的显著影响，证明经典谐波过渡态理论高估质子跳跃的活化能和指前因子，并指出需超越经典方法以准确评估质子扩散率。
2024-11-19 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectric domain patterns in barium titanate single crystals studied by means of digital holographic microscopy
本文报道了用数字全息显微术（DHM）观察钛酸钡铁电单晶体全体积铁电畴图形的结果。我们的具体实施DHM是基于马赫-曾德尔干涉仪和数据的数值处理采用角谱方法。的DHM技术，它允许一个快速和准确的测定畴壁，即狭窄的区域分离的反平行畴的修改，提出。讨论了该方法的准确度和灵敏度。使用这种方法，铁电畴图案的重要几何参数（如畴间距或反平行畴的体积分数）的确定是可能的。除了早期的DHM研究的畴模式在锂的钛酸盐和钽酸锂，我们的研究结果表明，DHM是一个方便的方法来研究的铁电畴模式的动态演变在所有的钙钛矿单晶。
2016-05-03 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
A compositional ordering-driven morphotropic phase boundary in ferroelectric solid solutions
本文通过机器学习势分子动力学模拟，在锆钛酸铅中发现成分有序度降低可驱动菱方相到四方相转变并形成准同型相界，其压电增强效果与成分驱动MPB相当，机制为外场驱动的极化旋转，为高性能压电材料设计提供了成分有序这一新自由度。
2024-06-29 cond-mat.mtrl-sci
Intrinsic structure of relaxor ferroelectrics from first principles
Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）；Stanford University（斯坦福大学）；Princeton University（普林斯顿大学）；National University of Singapore（新加坡国立大学）
本文提出FIRE-Swap框架，利用机器学习势能研究复杂钙钛矿中固溶体的内在结构，发现PMN中存在岩盐类化学有序，而PZT和PST中未发现，且在PMN中识别出Nb簇形态，为理解弛豫铁电性提供介观基础。
2026-03-26 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Untangling the Raman spectrum of cubic and tetragonal BaZrO$_3$
本文利用 MD 模拟与基于 DFT 的介电极化率模型计算 BaZrO$_3$ 拉曼光谱，解释立方相二阶散射、四方相一阶模式及中心峰的过阻尼 R 型倾斜起源。
2024-12-17 cond-mat.mtrl-sci
On melt solutions for the growth of CaTiO$_3$ crystals
当钛酸钙晶体从化学计量的熔体中生长时，它们以立方钙钛矿结构结晶。在冷却至室温时，它们经历随后的相变至四方晶系和正交晶系的变型。这些相变是破坏性的，并导致严重损坏的晶体。本文介绍了差热分析数据的几个前瞻性的溶剂，目的是确定一个系统提供的可能性，进行晶体生长的未扭曲的CaTiO $_3$晶体结晶显着低于熔点直接在低温改性。从混合物CaF $_2$：TiO $_2$：CaTiO $_3$ = 3：1：1（摩尔比），可以生长未变形的、至少毫米尺寸的CaTiO $_3$晶体。
2018-02-01 cond-mat.mtrl-sci
Transient Ferromagnetism in Ultrafast Phase Transitions in Perovskites under XUV Irradiation: A Comparative Study of SrTiO3 and KTaO3
Institute of Physics, Czech Academy of Sciences（捷克科学院物理研究所）；Faculty of Nuclear Sciences and Physical Engineering, Czech Technical University in Prague（布拉格捷克理工大学核科学与物理工程学院）；Institute of Plasma Physics, Czech Academy of Sciences（捷克科学院等离子体物理研究所）
本研究用XTANT3多尺度代码对比STO与KTO在XUV辐照下的超快相变，发现STO因Ti 3d轨道会产生瞬态铁磁性，KTO因Ta 5d轨道保持顺磁性，还明确了极性势阱加深的应变放大效应，为钙钛矿光电器件的超快光学调控提供依据。
2026-08-04 cond-mat.mtrl-sci
High-pressure neutron study of the morphotropic PZT: phase transitions in a two-phase system
在压电陶瓷中，相边界附近的相稳定性随应力和温度的变化起着核心作用。本研究致力于经典的压电，锆钛酸铅（PZT）陶瓷的组成Pb（Zr $_{0.54}$ Ti $_{0.46}$）O $_3$在富Zr侧的准同型相界的压电性的内在和外在的贡献是显着的。用高压中子粉末衍射技术研究了该两相体系（室温下菱形$R3c$+单斜$Cm$，压力大于1 GPa时$R3c+P4mm$）的压力变化。实验表明，施加压力有利于$R3c$相，而$Cm$相连续转变为$P4mm$，这是有利于在高温下，由于竞争熵项。$Cm\rightarrow R3c$相变是不连续的。这种转变对非本征压电性有贡献。揭示了对固有压电性的一个重要贡献：由压力引起的$B$阳离子（Zr和Ti）相对于氧阴离子的大位移。高于600 K时，发生了向立方相的相变。竞争项之间的平衡决定了相边界的曲率。高压实验后，菱面体相的量大于最初的量，这表明在相边界的富Zr侧，单斜相是亚稳的。
2012-02-13 cond-mat.mtrl-sci
Precision Multi-Mode Dielectric Characterization of a Crystalline Perovskite Enables Determination of the Temperature-Dependent Phase Transitions
本研究通过多模微波精密测量技术表征钛酸锶单晶介电常数的温度演化，明确了室温介电常数的各向同性数值，确定了不同温度下结构相变对应的介电各向异性类型。
2021-08-25 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Application of Finite Strain Landau Theory To High Pressure Phase Transitions
在本文中，我们将解释如何建立实际上是唯一可能的一贯建设计划的朗道理论的高压相变，系统地允许考虑弹性非线性。我们还展示了如何将现有的信息从实验或模拟的弹性常数的压力依赖性。我们应用我们的新理论的例子中的高压钛酸锶，模型钙钛矿结构的相变的理论的发展中发挥了核心作用的钛酸锶-tetrahydroxide相变。利用密度泛函理论计算的压力相关弹性常数，我们对最近的高精度实验数据给出了定性和定量的满意描述。我们的非线性理论还允许预测一些额外的弹性过渡异常，这些异常是可以通过实验获得的。
2013-09-20 cond-mat.mtrl-sci
High-frequency electron paramagnetic resonance investigation of the Fe3+ impurity center in polycrystalline PbTiO3 in its ferroelectric phase
利用高频电子顺磁共振（EPR）谱研究了多晶钛酸铅中的本征Fe（III）杂质中心，以确定局域环境敏感的精细结构参数D.在190 GHz的光谱仪频率下，粉末样品的光谱分析是明确可行的。如果Fe 3+离子在钙钛矿ABO 3晶格的B位取代Ti 4+形成直接配位的铁-氧空位缺陷缔合，则可以合理化观察到的平均值D = +35.28 GHz。多频数据的一致拟合需要使用方差约为1 GHz的D值分布。这种数值的统计分布可能与更远的缺陷和空位有关。
2004-11-08 cond-mat.mtrl-sci
Phase transitions and thermal-stress-induced structural changes in a ferroelectric Pb(Zr0.80Ti0.20)O3 single crystal
用偏振拉曼散射研究了锆钛酸铅（PZT）单晶Pb（Zr0.80Ti0.20）O3的温度特性。拉曼光谱表明，在铁电相和顺电相的局部结构偏离平均结构。我们发现，该晶体具有几个，不等价的复杂的域边界，甚至200 K以上的铁电-顺电相变温度TC没有表现出不稳定的迹象。两种类型的边界处理。第一边界形成在TC以下的铁电畴之间。该边界在最高测量温度下保持稳定，并稳定了畴，使得它们在重复加热和冷却循环后具有相同的取向。这些领域通常转化为立方顺电相。另一种类型的边界在673 K时形成，并且在923 K之前没有表现出不稳定的迹象。边界的形成是可逆的：它形成和消失之间的573和673 K加热和冷却过程中，分别。提出了一种将晶体分成具有不同Zr/Ti比的薄片的模型。热应力引起的结构变化背后的物理机制与切片的不同热膨胀有关，这迫使域在每个加热和冷却循环之后类似地生长。结果是有趣的非易失性存储器的发展，因为它意味着原始的铁电状态可以恢复后，材料已被转化为顺电相。它还表明，一个低对称性的结构，稳定到高温，可以通过控制沉积层与所需的组合物。
2014-10-18 cond-mat.mtrl-sci
High-pressure investigations of CaTiO3 up to 60 GPa using X-ray diffraction and Raman spectroscopy
在这项工作中，我们研究了钛酸钙（CaTiO 3- CTO）使用X射线衍射和拉曼光谱分别高达60和55 GPa。这两个实验表明，正交Pnma结构保持稳定的最高压力测量，在矛盾的从头计算预测。压缩数据与二阶Birch-Murnaghan状态方程的拟合得到体积模量K 0为181.0（6）GPa。正交畸变被发现略有增加的压力，在协议与以前的实验在较低的压力和压力下的钙钛矿的演变的一般规则。高压偏振拉曼光谱也使我们能够澄清CTO的拉曼模式分配，并确定对应于八面体的刚性旋转，A-阳离子位移和Ti-O键拉伸的模式。拉曼签名，然后讨论的压缩机制。
2010-09-07 cond-mat.mtrl-sci
Magnetoelectric effect in layered ferrite/PZT composites. Study of the demagnetizing effect on the magnetoelectric behavior
我们报告使用高磁力耦合铁氧体磁电（ME）层状复合材料。结合$(Ni_{0.973} Co_{0.027})_{1-x} Zn_x Fe_2 O_4$铁氧体（$x = 0-0.5$）由非传统的反应放电等离子体烧结和商业锆钛酸铅（PZT）的双层样品的特征在于在次谐振频率下测量的ME电压系数。强ME效应，我们表明，在1000 $^\circ$ C和淬火在空气中退火提高富锌组合物的压磁行为。一个理论模型，预测ME行为的开发，集中我们的工作在横向模式以及纵向模式的退磁效应。该模型表明：（i）当在双层ME复合材料中使用具有高磁力耦合的铁氧体时，获得高ME系数;（ii）横向模式和纵向模式的ME行为非常相似，并且ME曲线形状的差异主要是由于退磁效应;（iii）在横向模式中，磁场穿透取决于铁氧体层厚度，并且ME系数相应地受到影响。后两点通过对ME样品的测量和计算得到证实。与高磁力耦合铁氧体制成的ME复合材料的性能进行比较，在相同的条件下的大小，形状和体积比使用Terfenol-D材料。看来具有优化组成的铁氧体具有与用Terfenol-D材料获得的那些性能相当的性能。然而，铁氧体的制造工艺相当简单。最后，铁氧体/PZT基ME复合材料被用作电流传感器。
2016-06-08 cond-mat.mtrl-sci
