负电荷转移$AB$ O $_3$氧化物可以经历电子金属-绝缘体转变（MIT），伴随着几乎刚性八面体的膨胀和收缩。MIT的两侧是相邻八面体的同相或异相（或两者）旋转，使$B$ -O-- $B$键角偏离180 $^\circ$。使用密度泛函理论与PBESol $+U$的方法，我们描述了一种新的八面体工程途径来控制$B$ 3D和O $2p$轨道极化通过增强的$B$ O $_6$旋转“感”，而不是仅仅通过传统的改变$B$ -O键长，\emph{i.e.}晶场扭曲。使用CaFeO $_3$作为一个原型材料，我们显示的味道的八面体旋转模式时，结合应变-旋转耦合和薄膜工程策略提供了一个很有前途的途径，微调轨道极化附近的电子相界。
英文摘要：
Negative charge transfer $AB$O$_3$ oxides may undergo electronic metal--insulator transitions (MIT) concomitant with a dilation and contraction of nearly rigid octahedra. On both sides of the MIT are in-phase or out-of-phase (or both) rotations of adjacent octahedra that buckle the $B$--O--$B$ bond angle away from 180$^\circ$. Using density functional theory with the PBEsol$+U$ approach, we describe a novel octahedral engineering avenue to control the $B$ 3d and O $2p$ orbital polarization through enhancement of the $B$O$_6$ rotation "sense" rather than solely through conventional changes to the $B$--O bond lengths, \emph{i.e.} crystal field distortions. Using CaFeO$_3$ as a prototypical material, we show the flavor of the octahedral rotation pattern when combined with strain--rotation coupling and thin film engineering strategies offers a promising avenue to fine tune orbital polarizations near electronic phase boundaries.
A Corkscrew Model for Highly Coupled Anisotropic Compliance in Ruddlesden-Popper Oxides with Frozen Octahedral Rotations
一个“螺旋”的机制，耦合的变化，在平面内的旋转角度的应变沿分层轴，已被提出来解释增加的顺应性在某些Ruddlesden-Popper阶段，促进单轴负热膨胀在一个很宽的温度范围内。开发的程序来研究许多简单的，拉胀几何形状，在本研究中，我们推导出的弹性顺应性预测的螺旋机制假设四个最短的金属-阴离子键保持刚性和键角的变化建模的谐波角电位。随后，我们分析了这个模型的局限性，并表明，它可以扩展到An+1BnO 3 n +1 Ruddlesden-Popper氧化物相的一般层厚度n。
Interplay of octahedral rotations and breathing distortions in charge ordering perovskite oxides
利用群论方法研究了$AB$ O $_3$类钙钛矿的结构与性质的关系，这些钙钛矿具有八面体旋转和八面体呼吸畸变（CBD）。八面体的旋转在钙钛矿家族中是普遍存在的，而呼吸扭曲的出现-导致$B$ O $_6$八面体近似均匀膨胀和收缩的氧置换模式-在具有单一化学独特$B$ -位点的组合物中更罕见。CBD的存在依赖于$B$ -位点阳离子的电子不稳定性，轨道简并或价态波动，并且通常伴随着电荷顺序金属-绝缘体转变或$B$ -位点阳离子排序出现。我们列举了从旋转和呼吸晶格模式获得的结构变体，并制定了一个一般的朗道功能描述它们的相互作用。我们使用这些信息，并将其与统计相关技术相结合，以评估原子尺度上的临界温度代表性的电荷有序镍酸盐和铋酸钙钛矿失真的作用。我们的研究结果提供了新的微观见解的基础结构-性能的相互作用，在电子和磁性相界，建议合理的路线来定制功能氧化物的行为设计。
Extreme high-pressure distortion phase of Bi2MoO6 in Bi2Mo0.94W0.06O6 at ambient pressure for augmented octahedral rotations and metal-oxide charge transport
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。
Signatures of symmetry-stabilized Dirac fermions in correlated oxide CaNbO3 thin films
Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）；Kyung Hee University（庆熙大学）；Pusan National University（釜山国立大学）；Florida State University（佛罗里达州立大学）；Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）；Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室）；Gachon University（嘉泉大学）
Jahn-Teller stabilization of a "polar" metal oxide surface: Fe3O4(001)
使用从头算热力学，我们编译的Fe_3 O_4（001）的表面作为温度和氧气压力的函数的相图。一个迄今为止被忽视的极性终止与八面体铁和氧形成的波浪状结构沿[110]方向被确定为最低的能量配置在很宽的范围内的氧气气相条件。这种新颖的几何形状在X射线衍射分析中得到证实。Fe 3 O 4（001）表面的稳定化伴随着电子和磁性的显著变化，例如，半金属到金属的过渡。
Band-gap engineering at a semiconductor - crystalline oxide interface
晶体氧化物在半导体上的外延生长提供了向半导体器件引入新功能的途径。将晶体氧化物与半导体电耦合以实现功能行为的关键是控制它们的能带在界面处对齐的方式。在这里，我们应用传统上用于传统半导体之间的异质结的带隙工程原理来控制单晶氧化物和半导体之间的能带偏移。采用反应分子束外延技术在SrZr $_{x}$ Ti $_{1-x}$ O $_3$和Ge之间实现了原子突变和结构共格的界面，其中前者的带隙随着Zr含量$x$的增加而增强。我们提出了结构和电学特性的SrZr $_{x}$ Ti $_{1-x}$ O $_3$ -Ge异质结的$x$ = 0.2至0.75，并证明了带偏移可以从II型调整到I型，后者使用光电发射测量进行验证。I型能带偏移提供了一个平台，将氧化物的介电、铁电和铁磁功能与半导体器件集成在一起。
Large Scale Structure Prediction of Near-Stoichiometric Magnesium Oxide Based on a Machine-Learned Interatomic Potential: Novel Crystalline Phases and Oxygen-Vacancy Ordering
利用快速准确的神经网络势，我们能够用最小跳跃方法系统地探索大块氧化镁的大晶胞的能量景观。该潜力的训练重点是近化学计量组成，特别是低氧化物，即，Mg $_x$ O $_{1-x}$与$0.50<x<0.60$。我们广泛的探索表明，对于散装化学计量的化合物，有几个新的低能量岩盐状结构，其中Mg原子是八面体六配位的，并形成具有不同堆叠顺序的三角棱柱图案。此外，对于$x$的每种组成，我们发现了Mg $_x$ O $_{1-x}$的新型非化学计量晶相的密集光谱。这些结构大多类似于具有八面体配位和五配位Mg原子的岩盐结构。由于去除了一个氧原子，能量景观变得更像玻璃，具有氧空位型结构，它们在能量上彼此非常接近。对于相同数量的镁和氧原子，如果空位沿着线或平面排列，则我们的缺氧结构的能量低于具有随机分布的氧空位的岩盐结构。我们还发现了假定的全球最低配置的非化学计量的低氧化物结构的每个组合物。这些结构主要由岩盐结构的（111）板片组成，其在顶部和底部用Mg原子终止，并且沿着$z$方向以不同的顺序堆叠。与其他Magnéli型相一样，这些结构具有与其化学计量对应物显著不同的性质，例如低晶格热导率和高电导率。
Pressure-Dependent Phase Transitions in Hybrid Improper Ferroelectric Ruddlesden-Popper Oxides
近年来，由于某些化学成分表现出所谓的混合不适当铁电性，具有钙钛矿双层的Ruddlesden-Popper氧化物中的温度依赖性相变受到越来越多的关注。然而，目前很少了解这些相变的流体静压力的依赖性。本文介绍了高压粉末同步辐射X射线衍射实验和$ab~initio$计算的结果，双层Ruddlesden-Popper相Ca $_{3}$ Mn $_{2}$ O $_{7}$和Ca $_{3}$ Ti $_{2}$ O $_{7}$。在这两种化合物中，我们观察到极性$A2_{1}am$和非极性$Acaa$结构之间的一级相变。有趣的是，我们表明，虽然压力的应用最终有利于非极性相-正如通常观察到的适当的铁电体-区域的响应存在的压力实际上起到增加极性模式振幅。其原因可以通过考虑八面体倾斜和旋转对静水压力的不同响应以及它们与极不稳定性的三线性耦合来解开。
Turning ABO$_3$ antiferroelectrics into ferroelectrics: Design rules for practical rotation-driven ferroelectricity in double perovskites and A$_3$B$_2$O$_7$ Ruddlesden-Popper compounds
我们研究了模型硫属化物、氧化物和卤化物材料中Ruddlesden-Popper（RP）系列（An+1BnX 3 n +1）的带隙变化，以了解影响带隙演变的因素。与氧化物和卤化物相比，我们发现硫属化物的带隙随这些天然超晶格中钙钛矿块的厚度而不同地演变。我们发现，八面体旋转（即偏离B-X-B键角从180）和量子限制效应竞争决定RP相的带隙演化。这里获得的见解将使我们能够合理地设计用于电子和光电子的层状钙钛矿相。
Rashba spin-splitting in ferroelectric oxides: from rationalizing to engineering
铁电Rashba半导体（FERSC），其中Rashba自旋分裂可以通过电场控制和逆转，最近已经出现作为一类新的功能材料用于自旋电子学应用。然而，基于这种材料的混凝土装置的开发仍然受到缺乏稳健的FERSC化合物的阻碍。在这里，我们表明，大的自发极化和相当大的自旋轨道耦合的共存是不足以有很强的Rashba效应，并澄清为什么简单的铁电氧化物钙钛矿与过渡金属在B-网站通常不是合适的FERSC候选人。通过合理化如何通过层状钙钛矿中的电子结构的能带工程来绕过这种限制，我们将Bi $_2$ WO $_6$ Aurivillius晶体确定为具有大的且可逆的Rashba自旋分裂的第一个稳健的铁电体，其甚至可以基本上掺杂而不损失其铁电性质。重要的是，我们强调，一个单向的自旋-轨道场出现在层状Bi $_2$ WO $_6$，从而防止自旋退相干。我们强调，此外，一个单向的自旋-轨道场出现在Bi $_2$ WO $_6$，其中的自旋纹理是如此防止自旋退相干。
