Two-dimensional ferroelectricity induced by octahedral rotation distortion in perovskite oxides
二维铁电性自从在范德瓦尔斯材料的单层膜中被发现以来，引起了人们的广泛关注。通过第一性原理计算，我们发现八面体旋转畸变引起的二维铁电性广泛存在于钙钛矿双层体系中。钙钛矿容限因子对钙钛矿单层和双层的晶格动力学和基态结构起着至关重要的作用，从而为筛选这种混合的非正常铁电性提供了重要指标。通常，通过正交孪晶态的铁电开关具有最低的能垒。外延应变可以通过改变八面体旋转和倾斜畸变的幅度来有效地调节铁电极化和铁电开关。增加的压缩应变通过抑制倾斜畸变而引起极性到非极性的相变。在与衬底的界面处的八面体畸变的协同效应可以降低反转模式的能垒，甚至可以改变最低能量的铁电开关路径。
2022-02-10 cond-mat.mtrl-sci
Complex Octahedral Tilt Phases in the Ferroelectric Perovskite System Li$_x$Na$_{1-x}$NbO$_3$
用高分辨粉末中子衍射研究了LixNa_（1-x）NbO_3系统的高温相行为。在富钠部分的相图（x = 0.03，0.08和0.12）中研究的三种组合物中的每一种都显示了基于NbO 6八面体单元的不同倾斜方案的不同而复杂的结构调制的证据。虽然八面体倾斜在钙钛矿的结构化学中是普遍的，但这里观察到的相的复杂性的性质是前所未有的。在NaNbO 3中观察到的长距离倾斜相都没有发生在这里;相反，对于组合物Li0.12Na0.88NbO3观察到具有定义良好的4倍超晶格的新相，并且对于Li0.03Na0.97NbO3和Li0.08Na0.92NbO3分别观察到基于20倍和30倍重复的调制的更复杂的相。这种独特的结构行为使LixNa 1-xNbO 3系统成为已知结构最复杂的“简单”钙钛矿。
2018-02-23 cond-mat.mtrl-sci
Normal Mode Determination of Perovskite Crystal Structures with Octahedral Rotations: Theory and Applications
核位分析方法用于计算具有八面体旋转的$ABX_{3}$钙钛矿多晶型物的简正模。我们提供的模式的14个小组的立方亚里斯多德描述格雷泽八面体倾斜模式，这是从旋转的$BX_{6}$八面体具有不同的意义和幅度的高对称轴。我们列出了每个倾斜系统的所有简正模，并指定了每个原子种类对模位移模式的贡献，阐明了对称性唯一模的物理意义。我们已经系统地产生了705个示意性原子位移模式的所有15个（14个旋转+1个未旋转）格雷泽倾斜系统的正常模式。我们展示了通过一些说明性的例子，如何使用这些表来识别的八面体旋转，对称呼吸，和一阶Jahn-Teller反对称呼吸扭曲的$BX_{6}$八面体，和相关的拉曼选择规则。我们预期这些表格和示意图将有助于理解块状钙钛矿的晶格动力学，并将作为阐明合成钙钛矿薄膜和超晶格中广泛物理性质的原子起源的参考点。
2013-03-04 cond-mat.mtrl-sci
Cooperative Couplings between Octahedral Rotations and Ferroelectricity in Perovskites
ABO 3钙钛矿的结构由两种类型的不稳定模式控制，即氧八面体旋转（AFD）和铁电（FE）模式。一般认为，这种AFD和FE模式倾向于相互竞争和抑制。在这里，我们使用第一性原理的方法表明，AFD-FE耦合的双重性质，从竞争到合作的AFD模式加强，发生在许多钙钛矿氧化物。我们提供了一个统一的模型，这样的双重相互作用，通过引入新的高阶耦合项，并解释原子起源的普遍空间机制方面所产生的新形式的铁电性。我们还预测，这种新形式的铁电性导致非典型的行为，如静水压力下的电极化的强度的增强。
2017-10-18 cond-mat.mtrl-sci
First-principles prediction of oxygen octahedral rotations in perovskite-structure EuTiO3
我们提出了一个系统的第一性原理研究的钙钛矿结构的EuTiO 3的结构和振动特性。我们计算的声子谱的高对称性立方结构的原型显示出强大的M-和R-点不稳定性，表明倾向于降低结构变形组成的氧八面体的旋转和倾斜。随后对14种不同八面体倾斜模式的明确研究表明，I4/mcm、Ima和R \bar{3} c结构都具有八面体的反铁畸变旋转，其总能量显著低于原型Pm \bar{3} m结构。我们讨论了这些结构的动力学稳定性，和反铁畸变的结构扭曲的振动，光学和磁性的EuTiO 3的影响，在最近无法解释的实验观察的背景下。
2012-07-27 cond-mat.mtrl-sci
Octahedral rotation-induced ferroelectricity in cation ordered perovskites
对电场可调的电、磁和轨道（EMO）材料的日益增长的需求重新引起了人们对复杂钙钛矿氧化物中的铁电性及其与EMO性质的耦合的兴趣。实现自发极化的历史设计策略涉及二阶Jahn-Teller（SOJT）活性阳离子的掺入。然而，挑战在于，这种机制仅限于特定的化学物质，并且所产生的极性畸变在很大程度上与EMO特性无关，从而限制了它们作为场可调谐多功能技术材料的用途。在这里，我们报告的晶体化学标准，绕过这些限制，并使新材料的合理设计显示八面体旋转诱导铁电性-一种创新的路线，实现电极化的强度，而不需要SOJT阳离子-从非极性积木。该策略利用了中心八面体旋转模式，其强烈耦合到EMO性质，以及在非极性$AB$ O $_3$钙钛矿中通常观察到的阳离子排序。通过将可切换的电极化的强度与过渡金属氧八面体的连接性结合，可以对材料性质进行电场控制。
2012-04-11 cond-mat.mtrl-sci
The structure of planar defects in tilted perovskites
一个数学框架来描述倾斜的钙钛矿八面体变形的张量描述。通过晶体的八面体倾斜的连续性描述使用的运营商，涉及相邻的八面体的变形;检查该运营商的属性后，应用对称元素允许的空间群的倾斜钙钛矿获得。结果表明，八面体连续性的条件，如反相边界或畴壁的平面缺陷，必然导致不同的八面体倾斜的缺陷，并给出了一种方法来预测将发生在任何给定的情况下的本地倾斜系统。作为一个例子，在菱面体R3 c a-a-a- tilt系统的平面边界被认为是。
2013-03-20 cond-mat.mtrl-sci
Octahedral Rotation Induced, Antiferroelectric-like Double Hysteresis in Strained Perovskites
通过调节极化与旋转不稳定性，研究发现应变钙钛矿中出现类似反铁电的双滞后现象，扩展了材料搜索空间。
2024-11-25 cond-mat.mtrl-sci
Rules and mechanisms governing octahedral tilts in perovskites under pressure
八面体的旋转（八面体倾斜）在ABO 3钙钛矿中很常见，并且与许多物理现象有关，从电子和磁性，金属-绝缘体转变到不适当的铁电性。流体静压是调节和控制八面体倾斜的有效方法。然而，这种倾斜的压力行为可以从一种材料到另一种材料显着不同，这种差异的起源仍然存在争议。在这项工作中，我们发现了几个新的机制，并制定了一套简单的规则，允许理解压力如何影响氧八面体倾斜，通过使用和分析各种化合物的第一原理结果。除了已知的A-O相互作用外，我们还揭示了特定的B离子和氧离子之间的相互作用对倾斜不稳定性的贡献。我们解释了以前报道的趋势，氧八面体倾斜相对于压力（dR/dP）的衍生物通常与公差因子和电离状态的A-离子，说明A-O相互作用的关键作用和压力下的变化。此外，还发现了三个新的机制/规则。我们进一步预测，极化与所谓的混合不当铁电性可以操纵流体静压，间接控制八面体旋转的幅度。
2017-06-14 cond-mat.mtrl-sci
Impact of octahedral rotations on Ruddlesden-Popper phases of antiferrodistortive perovskites
这项工作提出了最详细和最广泛的理论研究反铁畸变（AFD）钙钛矿中Ruddlesden-Popper（RP）相的结构配置，并制定了一个研究计划，可以追求任何AFD钙钛矿系统的RP相。本文系统地研究了氧八面体转动对AFD钙钛矿（A_n+1 B_nO_3 n +1）（n = 1）RP相能量的影响。30，提供了n ->无穷大的渐近结果，给出了堆垛层错之间相互作用的形式和这种堆垛层错孤立的行为。我们发现一个反距离断层之间的相互作用的强度变化多达两个因素取决于配置的八面体。我们发现，这种效应的强度可以足以（a）相对于解离成本体钙钛矿和本体A-氧化物稳定RP相或使RP相不稳定，以及（b）足以影响RP相的能量尺度以约束邻近堆垛层错的八面体的旋转状态，甚至在本体区域中的八面体自由振动的温度下。最后，我们提出的证据表明，八面体旋转的重要性可以理解的RP堆垛层错的相对两侧的氧离子之间的距离的变化。
2009-01-01 cond-mat.mtrl-sci
Spontaneous Octahedral Tilting in the Cubic Inorganic Caesium Halide Perovskites CsSnX$_3$ and CsPbX$_3$ (X = F, Cl, Br, I)
许多钙钛矿结构材料的局部晶体结构偏离平均空间群对称性。我们证明，从晶格动力学计算的基础上量子化学力常数，所有的铯铅和铯锡卤化物钙钛矿表现出振动不稳定性与八面体倾斜在其高温立方相。非谐双阱势被发现在所有的化合物的势垒范围从108至512毫电子伏的带边界声子模式。井深与容差因子和组合物的化学性质相关，但与虚谐波声子频率不成比例。我们提供了定量的热力学驱动力的见解，并区分动态和静态无序的基础上的势能景观。一个积极的带隙变形（光谱蓝移）伴随着结构的扭曲，与理解这些材料的性能在应用领域，包括太阳能电池和发光二极管的影响。
2017-09-14 cond-mat.mtrl-sci
Structural disorder by octahedral tilting in inorganic halide perovskites: New insight with Bayesian optimization
结构无序在金属卤化物钙钛矿中是常见的，并且对于理解这些材料的功能性质是重要的。第一性原理方法可以解决原子尺度上的结构变化，但它们往往受到缺乏表征无序所需的结构采样方案的限制。在这项工作中，在基准无机卤化物钙钛矿CsPbI $_3^{}$和CsPbBr $_3^{}$的结构无序计算研究的三个八面体倾斜角。由此产生的能量和性能的变化所描述的三维势能面（PES）和属性景观，提供贝叶斯优化结构搜索方法与集成密度泛函理论（DFT）计算。在三维搜索中，PES与约200个DFT数据点的快速收敛证明了贝叶斯优化的主动学习和策略采样的能力。进一步的分析表明，无序度随着温度的升高而增加，并揭示了在有限温度下材料的带隙是无序结构的统计平均值。
2023-03-15 cond-mat.mtrl-sci
Polarization Enhancement in Perovskite Superlattices by Oxygen Octahedral Tilts
钙钛矿氧化物超晶格中的界面工程已经发展成为一个蓬勃发展的领域，不仅可以进一步调整特殊的性能，而且还可以获得涌现的物理现象。在这里，我们揭示了一个新的机制，提高电极化的强度的界面诱导氧八面体倾斜BaTiO 3/CaTiO 3超晶格。通过将一种新的遗传算法与密度泛函理论相结合，我们预测了生长在SrTiO 3上的1：1和2：2 BaTiO 3/CaTiO 3超晶格的真实基态具有Pc对称性和较大的固有电极化的强度（1：1为32.8μC/cm 2，2：2为35.8 μC/cm 2），甚至大于体相BaTiO 3的固有极化强度.发现氧八面体的倾斜对1：1超晶格中离面极化的增强起着关键作用，因为它大大减少了氧八面体的旋转（异相），从而显著抑制了离面极化。
2014-05-04 cond-mat.mtrl-sci
Columnar Shifts as Symmetry-Breaking Degrees of Freedom in Molecular Perovskites
我们引入柱位移-集体刚体平移-作为与分子钙钛矿ABX $_{\textrm3}$（X =分子阴离子）相行为相关的结构自由度。与常规钙钛矿的众所周知的八面体倾斜一样，移位也保留了分子钙钛矿中B位点阳离子的八面体配位几何形状，因此倾向于影响这些局部系统的低能动力学和置换相变。我们提出了一个定性的位移激活和晶体对称性破缺之间的相互作用的概述，并介绍了一个通用的术语，允许表征简单的位移扭曲，绘制类比的“格雷泽符号”的八面体倾斜。我们应用我们的方法来解释一个有代表性的选择叠氮化物和甲酸钙钛矿结构，并讨论了负热膨胀材料和混合铁电体的移位自由度的功能开发的影响。
2016-08-18 cond-mat.mtrl-sci
Collective octahedral tilting in ultrathin Ruddlesden-Popper perovskite under terahertz light
本研究通过第一性原理计算发现超薄Ruddlesden-Popper相Bi2FeO4存在两种稳定八面体倾斜相，提出利用太赫兹光实现可逆非易失性相变，并通过可见光反射光谱差异实现全光学读写。
2023-12-28 cond-mat.mtrl-sci
Octahedral Tilting in Halide Double Perovskites: Disentangling Lone-Pair Chemistry and Geometric Effects
Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学）
通过结合结构描述符和几何度量，研究57种卤化物双钙钛矿在0K下的八面体倾斜及四方相与立方相的相对稳定性，发现倾斜角度和能量偏好主要与Goldschmidt容差因子相关，孤对电子阳离子虽增强倾斜但主要源于离子尺寸影响，并利用机器学习势连接0K倾斜能与有限温度行为。
2026-09-22 cond-mat.mtrl-sci
Refining perovskite structures to pair distribution function data using collective Glazer modes as a basis
钙钛矿中八面体倾斜的结构建模通常使用所得空间群的对称性约束来完成。在大多数情况下，这引入了更多的自由度比那些严格需要只描述八面体倾斜。因此，将八面体倾斜与其他结构扭曲（如阳离子位移和八面体扭曲）分开可能是一个挑战。本文报道了发展的限制建模纯八面体倾斜和实施的限制diffpy-CMI，一个功能强大的软件包来分析对分布函数（PDF）数据。该程序允许PDF中来自刚性倾斜的特征与非刚性松弛分离，提供了倾斜的直观图像，并且由于它具有比无约束空间群拟合少得多的可细化变量，因此提供了倾斜分量的稳健和稳定的细化。它进一步证明了该模型在具有已知Glazer倾斜系统$α^+ β^- β^-$的典型倾斜钙钛矿CaTiO $_3$上的使用。Glazer模型在低于$r$ = 14 A时拟合λ与相应的空间群模型$Pnma$，并且由于真实材料中的非刚性变形，在较高的$r$时逐渐变得比空间群模型更差。
2022-02-28 cond-mat.mtrl-sci
Dynamical tilting in halide perovskites
天然钙钛矿和人工合成钙钛矿由于其独特的物理性质，如超导性、铁电性和光活性，成为广泛应用的功能材料。这些性质中的许多与八面体单元的静态或动态运动有关;然而，目前缺乏对钙钛矿晶体结构，化学键和物理性质之间关系的充分理解。一些研究表明，存在由八面体单元的非谐运动产生的动态无序，例如在卤化物钙钛矿结构中。在这项工作中，我们推导出所有可能的空间群简单的钙钛矿$\rm ABX_3$与动态八面体倾斜。导出的空间群扩展了[Glazer，A. Acta Cryst. B 1972，28，3384-3392; Aleksandrov，K. Ferroelectrics1976，24，801-805; Howard，C.J.，Stokes，H. T. Acta Cryst.B1998，54，782-789]。我们通过分析最近的科学出版物中报道的钙钛矿的结构数据，证明了动态倾斜的普遍性，并讨论了相应结构中动态倾斜的签名。最后，我们讨论了动力学无序对卤化物钙钛矿物理性质的可能影响。
2022-03-01 cond-mat.mtrl-sci
Dynamic control of octahedral rotation in perovskites by defect engineering
在$ABO_3$钙钛矿中设计氧八面体旋转模式是设计功能材料的有力途径。在这里，我们提出了一种策略，利用点缺陷，创建本地电偶极子和耦合到氧亚晶格，使直接驱动的旋转自由度。这种方法依赖于用较小的离子取代$A$位点，为动态地将八面体旋转耦合到外部电场铺平了道路。以菱面体LaAlO $_3$中常见的反位缺陷$\mathrm{Al_{La}}$为原型，采用原子密度泛函理论计算和有效晶格模型模拟了局域转动自由度向长距离转变的动力学过程.我们的模拟提供了一个洞察的主要参数，管理所提出的机制的操作，并允许定义筛选其他系统的指导方针，这种方法可以用于调整主机材料的属性。
2022-07-09 cond-mat.mtrl-sci
Effects of octahedral tilting on the electronic structure and optical properties of $d^0$ double perovskites $\mathbf{\rm A_2ScSbO_6}$ ($\mathbf{\rm A=Sr, Ca}$)
随着温度的升高，${\rm Sr}_2{\rm ScSbO}_6$经历了三个结构相变，大约在${\rm 400K}$，${\rm 560K}$和${\rm 650K}$，导致以下相序列：$P2_1/n \rightarrow I2/m \rightarrow I4/m \rightarrow Fm\bar{3}m$，使其成为研究八面体倾斜保持其他参数固定的效果的理想候选者。为了确定孤立的八面体畸变的影响，单斜$P2_1/n$（在室温下），单斜$I2/m$（在${\rm 430K}$），四重$I4/m$（在${\rm 613K}$）和立方$Fm\bar{3}m$（在${\rm 660K}$）相的电子和光学性质进行了研究的电子结构，介电常数，光学电导率和电子能量损失谱，使用密度泛函理论。另一方面，${\rm Ca}_2{\rm ScSbO}_6$在室温下仅显示出$P2_1/n$相，并将其性质与相应的${\rm Sr}$化合物进行了比较。这些$d^0$双钙钛矿的室温相的光学性质的UV-Vis光谱研究已经进行，并且已经报道了这两种化合物的大的直接带隙的存在。室温相的电子带隙被发现是在良好的协议与相应的实验值使用Kubelka-Munk函数。有趣的是，与其他基于Sc的$d^0$双钙钛矿相比，随着八面体畸变的增加，有效的$t_{\rm 2g}$带宽保持不受影响，而形成能带的状态由于晶胞取向的变…
2017-02-07 cond-mat.mtrl-sci
Computational and Experimental Investigation of Chiral and Achiral 2D Organic Lead Bromide Perovskites: Octahedral Distortions and Electronic and Optical Properties
本研究通过DFT计算与实验结合，对比手性FMBA与非手性FBA二维钙钛矿，发现vdW修正重要性及DFT高估八面体倾斜角，FMBA₂PbBr₄的14°大畸变导致反演对称破缺，实现手性发射。
2025-09-08 cond-mat.mtrl-sci
Effect of doping and oxygen vacancies on the octahedral tilt transitions in the BaCeO3 perovskite
我们提出了一个系统的研究Y掺杂和水化水平的BaCeO 3的结构转变的滞弹性光谱实验的基础上的效果。菱形和正交Imma相之间的中间转变的温度上升与Y的摩尔分数x的增加大致为（500 K）x在水合状态下，和被压低的两倍以上的量完全脱水后。这是解释的平均（Ce/Y）-O和Ba-O键长的掺杂效果，从O空位晶格弛豫。过渡到较低的温度Pnma正交相的不同行为的初步解释在逐步平坦的有效形状的OH离子和O空位在冷却过程中的顺序。
2010-07-22 cond-mat.mtrl-sci
Design Rules and Discovery of Face-Sharing Hexagonal Perovskites
Washington University in St. Louis（华盛顿大学圣路易斯分校）
本研究提出了一种量化设计原则，用于稳定面共享六方钙钛矿，揭示硫化物在组分灵活性上的优势，并预测了可能形成面共享八面体连接的化合物。
2026-02-06 cond-mat.mtrl-sci
Nano-scale oxygen octahedral tilting in 0.90(Bi1/2Na1/2)TiO3-0.05(Bi1/2K1/2)TiO3-0.05BaTiO3 lead-free perovskite piezoelectric ceramics
用透射电镜（TEM）研究了0.90（Bi_（1/2）Na_（1/2））TiO_3 -0.5（Bi_（1/2）K_（1/2））TiO_3 - 0.5BaTiO_3无铅钙钛矿压电陶瓷中的氧八面体倾斜畴。选区电子衍射图显示1/2 ooo和1/2 ooe反射，分别表示反相（a-a-a-）和同相（aoaoc+）八面体倾斜的存在。这些倾斜畴的形态和分布在中心暗场图像中示出。此外，布拉格滤波的高分辨率TEM图像显示，同相倾斜畴的大小从1到8 nm不等。该陶瓷包含非倾斜畴和反相和同相倾斜畴的变体的混合物。
2009-08-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Octahedral tilting and B-site off-centering in halide perovskites are not coupled
本文通过群论和从头算分子动力学研究立方相CsBBr3，发现B位孤对电子诱导的偏心与八面体倾斜在对称性上解耦，但孤对电子表达通过瞬态部分共价键使倾斜模式变硬，为调控卤化物钙钛矿功能性质提供新思路。
2025-08-21 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Polar octahedral rotations: a path to new multifunctional materials
Percent ABO $_3$氧化物显示出惊人的各种现象，这些现象可以通过化学和内部结构的细微变化来改变，使其成为探索新特性的合理设计的最受欢迎的一类材料。在这里，我们强调了最近的进展，其中旋转的BO $_6$八面体引起一种新的形式的铁电-混合不当铁电。八面体旋转也强烈影响钙钛矿和相关材料中的其他结构、磁性、轨道和电子自由度。八面体旋转驱动的铁电性因此具有用外加电场鲁棒地控制涌现现象的潜力。介绍了“功能”八面体旋转的概念，并探讨了材料化学的挑战和多功能材料中新的旋转驱动现象的可能性。
2012-04-10 cond-mat.mtrl-sci
Quantifying octahedral rotations in strained perovskite oxide films
外延应变是增强复合氧化物性能的有效途径，然而，由于难以测量薄膜中的氧位置，对原子结构如何适应应变的细节知之甚少。我们提出了一个一般的方法来确定应变氧化物薄膜的原子结构通过X-射线衍射，我们证明使用LaNiO 3膜。氧八面体的旋转和扭曲已被量化通过比较半阶布拉格峰的强度，所产生的两个单位单元周期的八面体旋转，与计算的结构因子。结合从头算密度泛函计算与这些实验结果，我们确定系统的应变如何修改这个功能氧化物的原子结构。
2010-02-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Octahedral dynamics and local symmetry in hybrid perovskite FAPbI3 under thermal excitation
该研究通过DFT和AIMD模拟揭示了热激发下FAPbI3中FA阳离子动力学驱动PbI6八面体畸变和软化，进而改变带隙，阐明了局域结构基元对宏观电子性质的关键调控作用。
2025-09-23 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Free carrier induced ferroelectricity in layered perovskites
用载流子掺杂铁电体通常不利于极化。这使得设计和发现经历类似铁电转变的金属具有挑战性。在这封信中，我们从第一原理表明，钙钛矿中的氧八面体旋转通常通过电子掺杂来增强，这可以作为一种手段来加强某些混合不适当铁电体中的结构极化-其中极化不稳定的化合物的长程库仑相互作用，而是通过三线性耦合引起的八面体旋转。我们使用这种设计策略来预测阳离子有序Ruddlesden-Popper化合物，可以通过电解质门控驱动到金属铁电相。
2021-05-19 cond-mat.mtrl-sci
Hybridization effects and bond-disproportionation in the bismuth perovskites
我们提出了一个微观描述的铋钙钛矿$X$ BIO $_3$（$X$ =Ba，Sr），承认铋-氧杂化作为一个占主导地位的能量尺度的键的绝缘状态。它表明，使用电子结构的方法，呼吸失真是伴随着到本地的，分子般的轨道的$A_{1g}$对称性的空穴对的空间凝聚组成的O- $2p_σ$和Bi- $6s$原子轨道的崩溃的BIO $_6$八面体。氧$p$ -态的主要重要性，从而揭示，在一个纯离子的Bi $^{3+}$ /Bi $^{5+}$电荷分离流行的图片相反。八面体倾斜被示出为通过非均匀的带变窄来增强呼吸不稳定性。我们认为，呼吸畸变时形成的局部状态，在很大程度上，是一个属性的氧亚晶格，并期望类似的杂交效应在其他钙钛矿涉及正式高氧化态阳离子。
2014-10-03 cond-mat.mtrl-sci
Tuning the optical bandgap in hybrid layered perovskites through variation of alkyl chain length
近年来，层状混合钙钛矿由于其广泛的化学组成和由此产生的材料性能的可调谐性而引起了人们的极大兴趣。在这项研究中，我们研究了有机配体的链长对由烷基铵碘化铅（CnH 2n +1 NH3）2 PbI 4（n=4-18）组成的二维钙钛矿层堆叠的光学性质的影响。光致发光和吸收光谱揭示随着链长n的增加而蓝移，包括由于八面体倾斜的变化而在n=10和n=12配体之间的110 meV的跳跃。利用X射线衍射（XRD），我们确定了晶体结构，并发现八面体倾斜是这种蓝移的主要原因。然而，对于非常短的链长，额外的影响进一步降低过渡能。有效质量近似模型的计算结果表明，这些样品的预期减少的跃迁能量和测量的光致发光发射波长之间的良好协议。这突出了八面体倾斜如何在确定光学带隙中起主要作用，并表明迷你带形成在这种材料中只起次要作用。
2020-10-27 cond-mat.mtrl-sci
Electric field driven octahedral rotation in perovskite
MO6（M =过渡金属）八面体的旋转是钙钛矿材料的物理性质的关键决定因素。因此，在凝聚态研究中最重要的目标之一，调谐物理性质，可以通过控制八面体旋转（OR）来实现。在这项研究中，它表明，OR可以驱动的电场在Sr $_2$ RuO $_4$。Sr $_2$ RuO $_4$表面层中的旋转八面体在加入K后恢复到未旋转的体相结构。理论研究表明，Sr $_2$ RuO $_4$中的OR起源于表面电场，该电场可通过K层的屏蔽效应进行调节。这项工作不仅确立了OR角的变化可以由电场引起，而且还提供了一种控制OR的方法，这是朝向原位控制钙钛矿氧化物的物理性质的重要一步。
2020-12-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Octahedral tilting and emergence of ferrimagnetism in cobalt-ruthenium based double perovskites
合成了稀土基钴钌双钙钛矿化合物A $_2$ CoRuO $_6$（A = La，Pr，Nd和Sm），并对其结构和磁性进行了研究。所有化合物均为单斜$P2_1/n$结构，Co和Ru位之间存在反位无序。La化合物在27 K以下具有反铁磁态，而Pr、Nd和Sm体系在$T_c$ = 46、55和78 K以下分别具有亚铁磁态。场相关的磁化强度数据表明，在含有磁性稀土离子的样品中，低于$T_c$的磁滞回线显著，然而，即使在最高的施加场下，磁化强度也不饱和。我们的结构分析表明Co-O-Ru键角的强烈扭曲，因为La $^{3+}$被较小的稀土离子如Pr $^{3+}$、Nd $^{3+}$和Sm $^{3+}$取代。所观察到的亚铁磁性可能与Co-O-Ru路径中由于键弯曲而增强的反铁磁超交换相互作用有关。Pr、Nd和Sm样品也显示出小的磁热效应，其中Nd样品在50 kOe处显示出最高的$\sim$ 3 Jkg $^{-1}$ K $^{-1}$量值。在低于20 K的熵的变化被发现是积极的Sm样品相比，在Nd对应的负值。
2019-03-25 cond-mat.mtrl-sci
Structural Chemistry of Layered Lead Halide Perovskites Containing Single Octahedral Layers
本文综述了化学计量比为APbX4、A2PbX4或AAPbX4的混合卤化铅的结构化学，其中A和A为有机铵阳离子，X = Cl、Br或I。这些化合物可以被认为是层状钙钛矿，含有由有机物质分离的角共享PbX 4八面体的隔离的无限层。我们首先从CCDC中提取超过250种晶体结构，并根据晶胞度量和晶体对称性对它们进行分类。然后使用对称模式分析来识别[PbX 4]层的关键结构变形的性质。在这个家族中普遍存在两种类型的畸变：八面体单元的倾斜和无机层相对于彼此的位移。虽然八面体倾斜模式在纯无机钙钛矿的晶体学中是众所周知的，但额外的层移位模式被示出为极大地丰富了层状混合钙钛矿中可用的结构选择。一些例子和趋势进行了更详细的讨论，以显示如何层间有机物种的性质可以影响整体结构体系结构，虽然该文件的主要目的是鼓励该领域的工作人员利用这里使用的系统结晶学方法，以进一步了解和合理化自己的化合物，也许能够设计，特别是在未来的工作中的结构特征。
2021-01-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Octahedral tilting in Prussian blue analogues
八面体倾斜是钙钛矿结构和功能的关键。在这里，我们展示了这些畸变如何在相关的普鲁士蓝类似物（PBA）中表现出来：氰化物形式的双钙钛矿，具有式A $_x$ M[M $^{\prime}$（CN）$_6$ ] $_{1-y}\Box _y\cdot n$ H $_2$ O（A =碱金属，M和M $^{\prime}$ =过渡金属，$\Box$ =空位/缺陷）。如果A = Na或K，则高值的$x$有利于倾斜，而过渡金属起的作用较小。外部静水压力可以诱导倾斜转变几乎与化学计量无关，而热转变仅报道为$x>1$。间隙水可以改变由不同刺激引起的转变，但（去）水化\textit{per se}不会导致倾斜。合理设计的关键功能-包括不适当的铁电性和电化学性能-的影响进行了讨论。这些结果对于理解相变以及基于PBAs的功能材料的开发具有重要意义。
2022-01-07 cond-mat.mtrl-sci
Effect of Biaxial Strain on Cation Octahedral Rotations and Magnetic Structure of the Antiperovskite Mn$_{3}$GaN
该研究利用密度泛函理论计算 -5% 至 5% 双轴应变下 Mn$_{3}$GaN 的磁结构与电子响应，揭示其通过键长和 Mn d 态电荷重排而非八面体倾转适应应变。
2025-01-11 cond-mat.mtrl-sci
Reduced graphene oxide for control of octahedral distortion in orthorhombic Pbnm perovskite
钙钛矿和相关结构因技术上有用的应用而闻名。钙钛矿晶体中的结构变化导致可以通过外力调节的新特性。该研究试图调节仅由还原氧化石墨烯（RGO）驱动的钙钛矿化合物LaFeO 3的变形，并使用关键参数-电化学电导率来证明其效果。采用水热法制备了一系列石墨烯浓度变化的纳米复合材料。用X射线衍射和Rietveld精修研究了晶体畸变。通过对X射线光电子能谱学中氧离子峰和铁离子峰的分析，结合拉曼光谱，对畸变过程有了清晰的认识。扭曲对石墨烯基体生成的分散相的显著影响被创造为一个新的短语Graphenostortion。研究表明，石墨化的环境起源于氧官能团与LaFeO 3的相互作用。受非晶格氧的百分比浓度影响的键共价的变化使石墨烯纳米复合材料的Pbnm几何形状变形。开发的变形机制是在良好的协议与电化学活性研究。RGO作为一种控制金属氧化物变形的工具，可以促进石墨烯纳米复合材料技术应用中的新方面。
2018-08-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Role of octahedral tilting induced acoustic softening on limiting thermal transport in SrSnO3
Xi’an Jiaotong University（西安交通大学）；AiMaterials Research LLC（AiMaterials研究有限责任公司）
研究发现SrSnO3中八面体倾斜诱导声学软化显著抑制热传输，与SrTiO3中增强热导率的现象形成鲜明对比。
2026-02-23 cond-mat.mtrl-sci
A-site Cation disorder engineering in Ruddlesden-Popper Layered Perovskite Oxide La2(Ba,Sr)In2O7 for Ferroelectricity
该研究在 La2Ba1-xSrxIn2O7 中通过 A 位 Sr/Ba 取代与阳离子无序诱导极性 A21am 相，揭示混合非本征铁电机制并实现室温铁电性。
2025-03-14 cond-mat.mtrl-sci
Raman signatures of monoclinic distortion in (Ba$_{1-x}$Sr$_{x}$)$_{3}$CaNb$_{2}$O$_{9}$ complex perovskites
八面体倾斜是中心对称钙钛矿化合物（ABO $_{3}$）中最常见的畸变过程。事实上，这种氧化物的关键物理性质源于BO $_{6}$刚性八面体的倾斜。在钙钛矿型微波陶瓷中，谐振频率温度系数与钙钛矿结构的倾斜系统有着密切的关系。然而，在许多情况下，需要有限的访问设施来正确分配空间群，包括中子散射和透射电子显微镜。在这里，我们结合拉曼散射和群论计算，以探测在钙钛矿（Ba $_{1-x}$ Sr $_{x}$）$_{3}$ CaNb $_{2}$ O $_{9}$固溶体的结构畸变，表现出在$x$ $\geq$ 0.7的结构相变，从D $_{3d}^{3}$三角C $_{2h}^{3}$单斜晶胞。这两个相通过八面体倾斜畸变（Glazer记法中的$a^{0}b^{-}b^{-}$）相关联。低温拉曼光谱证实了Sr $_{3}$ CaNb $_{2}$ O $_{9}$化合物的群论预测，因为在25 K下检测到的36个模式与42个（25 A $_{g}$ $\oplus$ 17 B $_{g}$）预测的模式吻合得很好。
2017-03-17 cond-mat.mtrl-sci
Breathing bands due to molecular order in CH3NH3PbI3
CH 3 NH3 PbI 3钙钛矿是目前最有前途的用于能量转换的光伏材料之一。我们已经研究了从头计算，使用几个级别的近似-即密度泛函理论，包括自旋轨道耦合和准粒子校正的GW方法，以及赝势自相互作用校正-，甲基铵取向的作用，这种钙钛矿的电子结构。我们已经考虑了2x2 x2超晶胞内的许多分子排列，表明有机分子的相对取向是导致高达2 eV的巨大带隙变化的原因。带隙大小与PbI 3笼的扭曲有关，这又是由于这种无机框架和分子之间的静电相互作用。的带隙的相互分子取向的强烈依赖性被确认在所有水平的近似。我们的研究结果表明，分子运动和分子与无机笼的相互作用之间的耦合可以帮助解释CH 3 NH3 PbI 3钙钛矿的吸收光谱的加宽，与观察到的白色光谱一致。
2017-11-09 cond-mat.mtrl-sci
Hydrogen diffusion in the proton conductor Gd-doped barium cerate
采用密度泛函理论计算了质子陶瓷燃料电池电解质候选化合物Gd掺杂BaCeO3中质子缺陷的能量分布和扩散势垒.简化的弦方法已被用来准确地确定这些网站之间的最小能量路径，这可能意味着要么质子重定向，内八面体或八面体间的跳跃机制。与简单的立方钙钛矿如锡酸钡或锆酸钡相比，在这种高度扭曲的正交钙钛矿中发现了非常不同的能垒值（从0.02 eV到0.58 eV），并且没有特定的过程出现明显的速率限制。一些八面体间的跳跃（如果可能的话）被发现是更有利的比内八面体的，而重定向表现出广泛的能量障碍。
2013-01-01 cond-mat.mtrl-sci
Disentangling octahedral distortion and symmetry breaking in the ordered double perovskite SrLaCoNbO$_6$
Ames National Laboratory, U.S. Department of Energy, Iowa State University（艾姆斯国家实验室，美国能源部，爱荷华州立大学）；Indian Institute of Technology Delhi（德里印度理工学院）；The University of New South Wales (UNSW)（新南威尔士大学）
本研究通过拉曼光谱与XRD结合，解耦了SrLaCoNbO6中八面体畸变与对称性破缺相变，为复杂双钙钛矿的结构分析提供了无需同步辐射的稳健方法。
2026-09-30 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Evolution of electronic band reconstruction in thickness-controlled perovskite SrRuO$_3$ thin films
过渡金属钙钛矿氧化物显示出各种涌现现象，这些现象可以通过定制氧八面体旋转来调节。众所周知，SrRuO $_3$是一种铁磁钙钛矿氧化物，当作为薄膜生长时具有各种原子结构和八面体旋转。然而，电子结构如何随膜厚变化的研究很少。在这里，通过使用角分辨光电子能谱和电子衍射技术，我们研究了SrRuO $_3$薄膜的电子结构作为膜厚度的函数。不同的重建电子结构和光谱权重观察到不同厚度的薄膜。我们建议八面体表面上的旋转可以定性估计通过比较不同的带的强度。我们的观察和方法揭示了如何结构变化和过渡可以理解的光电子能谱数据。
2022-09-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.app-ph
Electrically driven octahedral rotations in SrTiO3 and PbTiO3
我们调查的氧八面体旋转发生在两个钙钛矿，SrTiO 3和PbTiO 3，作为应用的三维电位移场的函数，使我们能够映射出的极性响应的顺电和铁电区域的旋转相图。采用固定电位移场下的第一性原理计算提取Landau-Devonshire模型的参数，并对该模型进行分析以识别不同转动状态之间的相边界。计算揭示了丰富的相图的旋转与外加电场在SrTiO 3和PbTiO 3，虽然细节是完全不同的两种情况下。
2012-12-10 cond-mat.mtrl-sci
Octahedral rotation patterns in strained EuFeO3 and other Pbnm perovskite films: Implications for hybrid improper ferroelectricity
我们报道了在Pbnm型钙钛矿薄膜中外延应变与同相旋转轴的晶体学取向和A位位移之间的关系。在立方或菱面体衬底上的EuFeO 3薄膜在2%压缩到0.9%拉伸的应变状态下的同步辐射衍射测量表现出a-a+c-和a+a-c-旋转模式的组合。我们比较EuFeO 3的行为与以前报道的实验和理论工作的应变Pbnm型薄膜上的非正交衬底，以及额外的测量从LaGaO 3，LaFeO 3，和Eu0.7Sr0.3MnO3薄膜SrTiO 3。从不同的材料系统编译的结果揭示了一个一般的应变依赖性，其中压缩应变强烈有利于a-a+c-和a+a-c-旋转模式和拉伸应变弱有利于a-a-c+结构。相比之下，EuFeO 3膜生长在Pbnm型GdScO 3下2.3%的拉伸应变采取从基板上压印的均匀的a-a+c-旋转图案，尽管应变能的考虑，有利于a-a-c+图案。这些结果表明，使用基板压印作为一个更强大的路线比应变调整晶体取向的八面体旋转和A-网站的位移需要实现旋转诱导的混合不适当的铁电性氧化物异质结构。
2016-06-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Phase Transitions in Low-Dimensional Layered Double Perovskites: The Role of the Organic Moieties
研究通过合成不同尺寸和化学结构的铵阳离子层状双钙钛矿，揭示有机基团对无机八面体层相变的影响及光学性质变化。
2026-01-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Tunable Magnetic Anisotropy in Patterned SrRuO3 Quantum Structures: Competition between Lattice Anisotropy and Oxygen Octahedral Rotation
人工钙钛矿氧化物纳米结构由于其可剪裁的电子-电子相互作用而具有有趣的磁性，这对氧配位环境非常敏感。迄今为止，尺寸小于50 nm的钙钛矿氧化物纳米点很少有报道。此外，钙钛矿氧化物纳米点中的氧八面体畸变及其与磁性的关系仍然未被探索。在这里，我们研究了图案化SrRuO 3（SRO）纳米点的磁各向异性小至30 nm，同时进行原子分辨率电子显微镜和光谱直接可视化的组成元素，特别是氧离子。我们观察到SRO纳米点的磁各向异性和RuO 6八面体畸变都与纳米点的尺寸有关，但在第一个3-晶胞界面SRO单层中，无论纳米点的尺寸如何，磁各向异性和RuO 6八面体畸变都保持不变。结合第一性原理计算，我们揭示了SRO纳米点中纳米点尺寸依赖的磁各向异性背后的独特结构机制，认为晶格各向异性和氧八面体旋转之间的竞争介导了SRO纳米点中的各向异性交换相互作用.这些发现展示了一种调节相关钙钛矿氧化物磁性的新途径，并暗示图案化纳米点可能是工程涌现功能行为的一个有前途的游乐场。
2022-02-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Superstructure reflexions in tilted perovskites Part 1
本文通过将畸变模式视为微扰，推导出倾斜钙钛矿一级超结构反射存在的布尔条件，为电子衍射分析提供新方法。
2025-01-27 cond-mat.mtrl-sci
Octahedral tilt-driven phase transitions in BaZrS$_3$ chalcogenide perovskite
本文利用机器学习原子间势研究BaZrS$_3$的温度-压力相变，揭示正交→四方→立方的相变序列及温度，并预测了X射线衍射图谱。
2025-02-07 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Structural Dynamics Descriptors for Metal Halide Perovskites
本文提出了一套用于金属卤化物钙钛矿的结构动力学描述符和Python工具包，通过分子动力学模拟定量分析八面体倾斜、局部晶格参数等结构性质，并在甲基溴化铅和CsPbI$_3$中验证了其有效性，发现了相变温度附近的对称性破缺效应。
2023-07-23 cond-mat.mtrl-sci
Octahedral coupling in (111)- and (001)-oriented La$_{2/3}$Sr$_{1/3}$MnO$_3$/SrTiO$_3$ heterostructures
钙钛矿中氧八面体的旋转和扭曲在决定其功能特性方面起着关键作用。在这里，我们研究如何八面体旋转可以耦合从一种材料到另一种La $_{2/3}$ Sr $_{1/3}$ MnO $_3$ /SrTiO $_3$外延异质结构的第一性原理密度泛函理论（DFT）计算，强调系统之间的重要区别取向垂直于（111）-和（001）-方面。我们发现，耦合长度的异相八面体旋转是独立的结晶面，指向一个空间效应。然而，在（111）-和（001）-取向之间，穿过界面的详细八面体结构显著不同。对于（001）取向的界面，SrTiO $_3$中的旋转轴与界面平面平行还是垂直有明显区别，而对于（111）取向的界面，SrTiO $_3$中的不同旋转轴是对称等价的。最后，我们表明，八面体耦合整个接口可以用来控制自旋密度的空间分布。
2018-06-07 cond-mat.mtrl-sci
Disentangling the Effects of Structure and Lone-Pair Electrons in the Lattice Dynamics of Halide Perovskites
本研究通过对比结构相似但无孤对电子的CsSrBr₃与含孤对的CsPbBr₃的晶格动力学，结合实验与计算证明ns²孤对电子构型并非卤化物钙钛矿强非谐性的必要条件，凸显了结构的关键作用并提供设计准则。
2024-01-29 cond-mat.mtrl-sci
3D sub-nanoscale imaging of unit cell doubling due to octahedral tilting and cation modulation in strained perovskite thin films
确定具有亚纳米分辨率的材料的三维晶体学对于理解外延薄膜中的应变效应是必不可少的。一种新的扫描透射电子显微镜成像技术表明，可视化的存在和强度的原子运动导致沿光束方向的单位细胞的倍周期，使用在一个额外的劳厄区环在后焦平面使用像素化检测器的方法记录的强度。该方法与常规的原子分辨率成像一起使用，在垂直于光束方向的平面中获得关于夹在（111）SrTiO 3衬底和La 0.7Sr 0.3MnO 3顶层之间的LaFeO 3外延薄膜中的3D晶体结构的信息。发现在压应变和（111）生长的不寻常组合下形成了一种迄今未见报道的LaFeO_3结构，它是三斜晶系，沿生长平面上的三个方向之一从原始钙钛矿周期加倍<110>。这是由于沿束方向的La位调制和八面体倾斜引起的氧位置调制的组合。这种向周期加倍电池的转变在衬底附近和La 0.7Sr 0.3MnO 3顶层附近都受到抑制，这是由于在衬底中没有倾斜而对八面体倾斜进行箝位，以及由于在La 0.7Sr 0.3MnO 3层中存在不相容的倾斜图案。这项工作显示了一种快速和简单的方式扫描这种转变的薄膜或其他系统中的无序-有序过渡或域结构可能存在，不需要使用原子分辨率成像，并可以在任何扫描TEM仪器配备了合适的相机。
2018-10-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
