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
A machine learning-based selective sampling procedure for identifying the low energy region in a potential energy surface: a case study on proton conduction in oxides
在本文中，我们提出了一个选择性的采样程序，优先评估的势能面（PES）的一部分，配置空间管理的物理性质的兴趣。建议的采样过程是基于一个机器学习方法称为高斯过程（GP），这是用来构建一个统计模型的PES识别感兴趣的区域中的配置空间。我们证明了原子扩散和离子传导，特别是在一个良好的研究质子传导氧化物，锆酸钡BaZrO 3的质子传导的拟议程序的功效。演示研究的结果表明，我们的程序可以有效地识别低能量区域的质子传导的主机晶格，和用于统计PES模型的描述符有很大的影响的性能。
2015-12-04 cond-mat.mtrl-sci
Electrical conduction of silicon oxide containing silicon quantum dots
在室温下对电子回旋共振等离子体增强化学气相沉积（ECR-PECVD）制备的富硅氧化硅薄膜进行了电流-电压测量，并在750 - 1000 $ ^\circ$ C下进行了退火。随着退火温度的升高，镶嵌在薄膜中的硅量子点之间的氧化层厚度增加。这导致电流密度随着退火温度的升高而降低。假设Fowler-Nordheim隧穿机制在大电场中，我们得到一个有效的势垒高度$ϕ_{eff}$的$\sim$ 0.7 $\pm$ 0.1 eV的电子隧穿通过硅量子点之间的氧化物层。Frenkel-Poole效应也可以用来充分解释薄膜在大电场影响下的导电性。我们认为，在室温下，硅量子点可以被视为陷阱，捕获和发射电子的隧道。
2006-04-03 cond-mat.mtrl-sci
Anomalous conduction band fluctuation in silicon carbide metal-oxide-semiconductor structures revealed by electrical characterization of field effect transistors combined with self-consistent numerical calculations
通过数值计算再现了碳化硅（SiC）金属氧化物半导体（MOS）场效应晶体管（MOSFET）的实验电流-电压特性，确定了其导带边附近的界面态密度（$D_{\rm it}$）分布。在计算中，通过求解泊松方程和薛定谔方程，分别计算了反型层中的势分布和能量子带。我们证明，MOSFET的栅极特性很好地描述了考虑的界面态是由自由电子态密度的波动在一个二维系统。的$D_{\rm it}$分布几乎是唯一确定的氧化物形成过程（氧化或界面氮化）和独立的受体浓度（$3\times10^{15}-1\times10^{18}\ {\rm cm^{-3}}$）。
2019-04-18 cond-mat.mtrl-sci
Electronic phase separation in insulating (Ga,Mn)As with low compensation: Super-paramagnetism and hopping conduction
本文采用离子注入结合脉冲激光熔化的方法获得了Mn含量为0.7%的低补偿绝缘（Ga，Mn）As。样品表现出变程跳跃输运行为，在费米能级附近存在库仑能隙，外加磁场降低了激活能。观察到的是阻塞超顺磁性，而不是铁磁性。低于阻断温度时，样品表现出巨大的负磁阻效应。我们的研究证实了在Mn浓度处于绝缘体-金属过渡区的（Ga，Mn）As样品中发生了无序诱导的电子相分离，它可以解释所观察到的超顺磁性和庞磁电阻。
2018-02-20 cond-mat.mtrl-sci
Emergence of insulating ferrimagnetism and perpendicular magnetic anisotropy in 3d-5d perovskite oxide composite films for insulator spintronic
具有强垂直磁各向异性（PMA）的磁性绝缘体在探索纯自旋电流现象和开发超低耗散自旋电子器件中起着关键作用，因此开发新材料平台具有重要意义。本文报道了用脉冲激光淀积的双靶烧蚀法外延生长不同晶向的La 2/3Sr 1/3 MnO 3（LSMO）-SrIrO 3（SIO）复合氧化物薄膜（LSMIO）。LSMIO薄膜具有高的结晶质量，LSMO和SIO在原子水平上均匀混合。观察到铁磁和绝缘的输运特性，与温度相关的电阻率很好地拟合莫特可变程跳跃模型。此外，LSMIO膜显示出强PMA。通过进一步构建亚铁磁绝缘体LSMIO和强自旋轨道耦合SIO层的全钙钛矿氧化物异质结构，观察到显著的自旋霍尔磁电阻（SMR）和类自旋霍尔效应霍尔效应（SH-AHE）。这些结果说明亚铁磁绝缘体LSMIO在开发全氧化物超低耗散自旋电子器件中的潜在应用。
2022-03-02 cond-mat.mtrl-sci
Electronic reconstruction at the interface between band insulating oxides: the LaAlO3/SrTiO3 system
在LaAlO_3和SrTiO_3带绝缘体界面上形成的导电准二维电子系统（q2 DES）正以新的范式面对着凝聚态物理界。虽然q2 DES的形成机制还存在争议，但新的导电界面已经被发现，为电子学、自旋电子学和光电子学的可能应用铺平了道路。本章是对LAO/STO系统研究的概述，介绍了过去十年中获得的一些最重要的结果，以澄清q2 DES在氧化物界面处的形成机制及其与半导体二维电子气相比的特殊电子性质。
2014-09-10 cond-mat.mtrl-sci
Theoretical study of the insulating oxides and nitrides: SiO2, GeO2, Al2O3, Si3N4, and Ge3N4
对宽带隙晶体氧化物和氮化物，即SiO_{2}、GeO_{2}、Al_{2} O_{3}、Si_{3} N_{4}和Ge_{3} N_{4}进行了广泛的理论研究。它们的重要多晶型被认为是为SiO_{2}：$α$ -石英，$α$ -和$β$ -方石英和stishovite，为GeO_{2}：$α$ -石英，金红石，为Al_{2} O_{3}：$α$ -相，为Si_{3} N_{4}和Ge_{3} N_{4}：$α$ -和$β$ -相。这项工作构成了一个全面的帐户，这些重要的绝缘氧化物和氮化物的电子结构和弹性性能的高精度的基础上获得的密度泛函理论的局部密度近似。已经测试了两种不同的范数守恒\textit{ab initio}赝势，它们在所有方面都一致，唯一的例外是金红石GeO_{2}的弹性性质。与实验值的协议，当可用时，被认为是非常令人满意的。这种方法的均匀性和良好的收敛性使得能够对每种材料内以及不同绝缘氧化物和氮化物之间的重要物理参数进行无偏评估。计算的静电极化率被观察到显示与它们的质量密度的强相关性。在所考虑的氧化物和氮化物之间存在明显的差异，后者具有远离各自带边缘的态密度的突然增加。预计这将引起过度的载流子散射，这实际上可以排除Si_{3} N_{4}和Ge_{3} N_{4}中的体碰撞电离过程。
2007-07-23 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
Anomalous electric conductions in KSbO3-type metallic rhenium oxides
KSbO 3型稀土氧化物的单晶La 4 Re 6 O $19, Pb6Re6O19, Sr2Re3O9 and Bi3Re3O11, were synthesized by a hydrothermal method. Their crystal structures can be regarded as a network of three-dimensional orthogonal-dimer lattice of edge-shared ReO6 octahedra. All of them exhibit small magnitude of Pauli paramagnetism, indicating metallic electronic states without strong electron correlations. The resistivity of these rhenates, except Bi3Re3O11, have a temperature dependence of $ rho（T）=ρ_{0}+AT^{n} $ $（n \approx 1.6）$在5 K ~ 300 K的宽温区内具有很好的电子相关性，这对于没有强电子相关性的三维金属来说是很不寻常的. Bi 3Re 3 O 11的电阻率在50 K附近显示出异常，其中磁化率也检测到偏离普…
2007-02-20 cond-mat.mtrl-sci
Room-temperature ferromagnetic insulating state in highly cation-ordered epitaxial oxide double perovskite
铁磁绝缘体（FMIs）是发展无耗散电子和自旋电子器件的重要组成部分。然而，由于铁磁性通常伴随着金属性，FMI在自然界中天生就很罕见。在这里，新颖的室温FMI薄膜的外延合成通过故意控制的比例的两个B-位阳离子的双钙钛矿Sr 2FeReO 6。与化学计量比的Sr 2FeReO 6中已知的铁磁金属相相比，具有高居里温度（Tc~400 K）和大饱和磁化强度（MS~1.8 μB/f. u.）发现在高度阳离子有序的富铁相。FMI态的稳定化是由于过量Fe形成了Fe ~（3+）-Fe ~（3+）和Fe ~（3+）-Re ~（6+）键合态。通过控制外延氧化物钙钛矿中的阳离子而出现的FMI态为开发新型氧化物量子材料和异质结构打开了大门。
2018-12-12 cond-mat.mtrl-sci
High mobility conducting channel at semi-insulating GaAs -- metal oxide interfaces
缺乏有效的GaAs钝化技术限制了III-V族半导体在现代电子学中的使用。这里报告的效果可能会导致这个长期存在的问题的解决方案。我们发现，一个导电的界面通道形成时，绝缘金属氧化物薄膜沉积在未经处理的半绝缘GaAs晶片上的反应RF溅射在氩/氧等离子体。导电沟道为n型，表面电荷密度为10^7 ~ 10^10 cm^-2，霍尔迁移率高达6000 cm ^2/Vsec，具体取决于沉积过程中的射频等离子体激发功率和氧含量。通过沉积任何测试的金属氧化物MgO、SiO2、Al 2 O3和HfO 2来形成导电通道。
2020-04-28 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Conductive Atomic Force Microscopy of Chemically Synthesized Graphene Oxide and Interlayer Conduction
氧化石墨烯（GO）是一种化学改性石墨烯，在世界范围内得到了广泛的研究。GO的单层片可以在溶液中化学产生，并且预期其适用于各种各样的应用。大部分的工作集中在GO的制备和还原过程，而其内在性质尚未得到详细的探讨。我们已经成功地可重复地制造大规模GO纳米片。在目前的工作中，我们观察到的GO纳米片的导电原子力显微镜。当前图像可用于以高对比度监测GO厚度以及纳米片中的褶皱和折叠。除了电流图像之外，用导电悬臂测量GO片的局部I-V特性。基于所施加的电场依赖性，可以根据Poole Frenkel发射机制来描述垂直于GO片的传导，并且GO的相对介电常数被评估为4.8。
2011-02-10 cond-mat.mtrl-sci
Tuning ferromagnetism at interfaces between insulating perovskite oxides
我们用密度泛函理论计算表明，|绝缘钙钛矿氧化物之间的SrTiO 3界面在满足巡回铁磁性的Stoner准则方面处于临界状态，并探索其他氧化物组合以更充分地满足它。LaScO3的较大晶格参数|BaTiO3界面被发现是不利的比更大的界面变形的LaAlO3| CaTiO 3。与LaAlO3相比|SrTiO 3，后者被预测表现出强大的磁性与更大的饱和力矩和更高的居里温度。我们的结果支持了超导和铁磁性共存的“两相”图景。
2014-09-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Unveiling Insulating Ferro and Ferrimagnetism in Double-Double Perovskite Oxides
本研究结合对称性分析、第一性原理计算与 Monte Carlo 模拟，预测 LaA′MnNiO6 双双重钙钛矿为绝缘铁磁/亚铁磁材料，并阐明其带隙、交换机制、转变温度及稳定性。
2025-08-30 cond-mat.mtrl-sci
Investigation of Hopping Conduction and Its Impact on the Subthreshold and Transition Region Transport in Oxide Semiconductor Transistors by Magneto-Transport Measurements
National Key Laboratory of Advanced Micro and Nano Manufacture Technology and School of Information Science and Electronic Engineering, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学信息科学与电子工程学院）；School of Integrated Circuits, Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学集成电路学院）
本研究通过磁输运测量揭示晶体In2O3相比非晶IZO具有更低的亚带隙态密度和更小的局域化半径，从而增强载流子迁移率并降低供电电压，表明结构无序性对氧化物半导体晶体管亚阈值和过渡区运行至关重要。
2026-09-24 cond-mat.mtrl-sci
Non-adiabatic phonon renormalization in metallic versus insulating rutile oxides
Indian Institute of Technology Delhi（印度理工学院德里分校）
通过对比金属性（RuO₂和IrO₂）与绝缘性（TiO₂和SnO₂）金红石氧化物的拉曼散射，发现金属化合物中声子频率硬化显著增强（Δω≈6-10 cm⁻¹），归因于电子贡献导致的非绝热电子-声子耦合。
2026-06-25 cond-mat.mtrl-sci
Conduction Channel Formation and Dissolution Due to Oxygen Thermophoresis/Diffusion in Hafnium Oxide Memristors
过渡金属氧化物忆阻器或电阻式随机存取存储器（RRAM）开关因其良好的操作功率、耐久性、速度和密度而正在为存储级存储器进行大力开发。它们的商业部署严重依赖于基于理解纳米级物理化学力的预测性紧凑模型，由于在电阻切换期间直接观察原子运动的困难，这仍然是难以捉摸和有争议的。在这里，使用扫描透射同步加速器X射线光谱显微镜来研究氧化铪忆阻器的原位切换，我们直接观察到由过量氧的低电导率环包围的局部缺氧衍生的导电沟道的形成。随后的热退火使分离的氧均匀化，使电池朝向其生长时的电阻状态重置。我们表明，形成和溶解的导电通道成功地模拟径向热泳和Fick扩散的氧原子驱动焦耳加热。这种对影响双极忆阻器切换的两个相反的纳米级径向力的确认和量化是用于这些设备的电子切换的任何未来基于物理的紧凑模型的重要组成部分。
2017-01-03 cond-mat.mtrl-sci
Electrical transport and percolation in magnetoresistive manganite / insulating oxide composites: case of La0.7Ca0.3MnO3 / Mn3O4
我们报告的电阻率测量结果进行烧结良好的La0.7Ca0.3MnO3 /Mn 3 O 4复合材料样品的磁阻锰氧化物相（La0.7Ca0.3MnO3）几乎恒定的组合物。当La0.7Ca0.3MnO3的体积分数为~ 0.19时，出现逾渗阈值（fc）。电阻率随La0.7Ca0.3MnO3体积分数（fLCMO）的变化关系可用类双折射唯象方程描述。通过逾渗幂律拟合导电状态（fLCMO > fc），在室温下得到临界指数t值为2.0 +/-0.2，在5 K下得到临界指数t值为2.6 +/-0.2。t的增加归因于晶界对低温下导电过程的影响。
2007-03-14 cond-mat.mtrl-sci
Fundamental asymmetry in interfacial electronic reconstruction between insulating oxides
我们提出了一个ab initio研究两个绝缘钙钛矿，极性LaAlO 3和非极性SrTiO 3之间的（001）界面。我们观察到一个绝缘到金属过渡以上的临界LaAlO 3厚度。我们解释说，在TiO 2/LaO界面处观察到的高电导率和在SrO/AlO 2界面处缺乏类似的电导率是固有的系统的原子几何形状。阳离子之间的大界面跳跃矩阵元素导致在TiO 2/LaO界面处形成束缚电子态。这种机制的界面结合态的形成表明了一个强大的手段，用于调整在各种氧化物异质界面的电导率。
2009-04-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
X-ray-induced electrical conduction in the insulating phase of thiospinel CuIr2S4
研究了X射线辐照对尖晶石型化合物CuIr 2S4绝缘相的晶体结构和低温电阻的影响。我们发现在8.5K的辐照下，电阻降低了50多个数量级。同时观察到了由三斜晶系向四斜晶系的结构变化。X射线诱导的电导推导出从Ir4+二聚体形成的绝缘相的破坏。还报道了在X射线诱导状态下电阻的缓慢弛豫。
2003-04-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Tunneling spectroscopy studies of aluminum oxide tunnel barrier layers
我们报告的扫描隧道显微镜和弹道电子发射显微镜研究的电子状态的未覆盖和化学吸附氧覆盖的表面的AlOx隧道势垒层。当化学吸附的氧离子通过电子轰击或热退火移动到氧化物中时，这些状态发生变化。前者，如果足够的能量，导致在局部良好定义的导带起始在约1 V，而后者导致在一个渐进的更高的局部导带起始，超过2.3 V的500和600 C的热退火。
2005-03-19 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic Texture in Insulating Single Crystal High Entropy Oxide Spinel Films
磁绝缘体是下一代存储器和自旋电子学应用的重要材料。这类器件中的结构约束通常需要干净的异质界面，以允许绝缘层和导电层之间的有效磁耦合。然而，有相对较少的磁性绝缘体的例子，可以合成的表面质量，将允许这些光滑的界面和精确调谐的界面磁交换耦合，这可能是适用于在室温下。在这项工作中，我们演示了一个例子，如何在磁绝缘层的配置复杂性可以用来实现这些属性。熵辅助的合成是用来创建单晶（Mg0.2Ni0.2Fe0.2Co0.2Cu0.2）Fe2O4薄膜衬底上跨越一系列的应变状态。这些薄膜在室温下表现出光滑的表面、高电阻率和强磁响应。局部和全局磁测量进一步展示了应变如何用于操纵磁纹理和各向异性。这些发现提供了如何使用成分复杂的材料设计精确的磁响应的见解，这些材料可能会在下一代磁性设备中找到应用。
2021-03-30 cond-mat.mtrl-sci
Atomic layer control of metal-insulator behavior in oxide quantum wells integrated directly on silicon
我们提出了直接集成在Si（100）上的外延LaTiO 3/SrTiO 3量子阱的电学和结构特性。量子阱表现出费米液体行为描述的金属输运。载流子来自于从LaTiO 3到SrTiO 3的电荷转移和SrTiO 3中的氧空位。通过减小量子阱的厚度，观察到载流子-载流子散射的增强，并且绝缘传输出现。一致的莫特驱动的过渡在散装稀土钛酸盐，绝缘行为所描述的活化运输，绝缘运输的发病发生在SrTiO 3以及每Ti占领近1个电子。我们还讨论了结构和应变梯度在提高载流子密度中可能发挥的作用。直接在硅上生长的氧化物中的金属-绝缘体行为的操纵开辟了利用器件技术中的强相关现象的途径。
2017-10-24 cond-mat.mtrl-sci
Intrinsic conduction through topological surface states of insulating Bi$_2$Te$_3$ epitaxial thin films
拓扑绝缘体代表了一种新的物质状态，其表面载流子具有无质量的狄拉克色散和锁定的螺旋自旋极化。许多令人兴奋的实验已经提出了理论，然而，他们的执行已受到阻碍的非本征导电性与不可避免的存在下的缺陷在Bi $_2$ Te $_3$和Bi $_2$ Se $_3$块体单晶以及它们的表面上的杂质。在这里，我们提出的制备的Bi $_2$ Te $_3$薄膜是绝缘的散装和四点探针测量的狄拉克态的电导率的表面上是本质上干净的。实验中的电荷载流子的总量仅为10 $^{12}$ cm $^{-2}$的数量级，并且已经观察到高达4，600 cm $^2$/Vs的迁移率。这些值是通过进行制备，结构表征，角度分辨和X射线光电子能谱分析，和温度相关的四点探针电导率测量所有在超高真空条件下原位。这种实验方法开辟了一条道路，准备设备，可以利用狄拉克表面状态的内在拓扑特性。
2014-10-06 cond-mat.mtrl-sci
Defect physics, delithiation mechanism, and electronic and ionic conduction in layered lithium manganese oxide cathode materials
层状LiMnO $_2$和Li $_2$ MnO $_3$由于其高的理论容量而对于锂离子电池阴极具有极大的兴趣。然而，由于电化学性能差，这些材料的实际应用受到限制。在此，我们报告了一个全面的第一性原理研究的缺陷物理在LiMnO $_2$和Li $_2$ MnO $_3$使用混合密度泛函计算。我们发现锰反位在LiMnO $_2$中具有低的形成能，并且可以作为杂质相形成的成核位置。在Li $_2$ MnO $_3$中也可以以高浓度出现反位;然而，与LiMnO $_2$不同，它们可以通过在制备期间调整实验条件来消除。其他本征点缺陷也可能发生，并对材料的性能和功能产生影响。锂空位的形成的分析表明，锂提取从LiMnO $_2$是与锰网站的氧化，导致锰的小孔极化子的形成，而在锂$_2$ MnO $_3$的内在脱锂机制涉及在氧网站的氧化，导致形成的束缚氧空穴极化子$η_{\rm O}^{+}$。层状氧化物被发现有没有或可忽略不计的带状载体，它们不能被掺杂的n-或p-型。电子传导通过空穴和/或电子极化子的跳跃进行;离子传导通过锂单空位和/或双空位迁移机制发生。由于在本体Li $_2$ MnO $_3$中不存在带负电荷的锂空位的情况下，$η_{\rm O}^{+}$不稳定，因此在脱锂开始附近的电子传导可能较差。我们建议，与$η_{\rm O}^{+}$，因此，锂$_2$ MnO $_3$的电化学性能…
2015-02-24 cond-mat.mtrl-sci
Spin-orbit driven magnetic insulating state with ${J}_{\mathrm{eff}}\mathbf{=}1/2$ character in a 4d oxide
5d铱酸盐不寻常的磁和电子基态已被证明是由内在增强的自旋轨道耦合（SOC）驱动的。在4d氧化物中产生明显的磁绝缘状态的可感知但减少的SOC的影响不太清楚，其中一个障碍是存在这样的化合物。在这里，我们提出的实验和理论结果Sr $_4$ RhO $_6$，揭示SOC占主导地位的行为。中子测量表明八面体是空间上分离和局部理想的，使电子基态容易受到SOC的改变。磁有序观察到类似的${J}_{\mathrm{eff}}\mathbf{=}1/2$莫特铱酸盐的类似结构。我们用密度泛函理论和X射线吸收光谱研究了SOC在该体系中的潜在作用，发现了具有${J}_{\mathrm{eff}}\mathbf{=}1/2$特征的磁绝缘基态。
2015-11-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Electric field modulation of thermopower for transparent amorphous oxide thin film transistors
为了阐明透明非晶氧化物半导体（TAOS）InGaZnO 4和In 2 MgO 4导带底附近的电子态密度（DOS），我们制备了基于TAOS的透明薄膜晶体管（TTFT），并测量了它们的热功率（S）与栅电压的关系。基于TAOS的TTFT表现出不寻常的S行为。|S| -值突然增加，但随后随着Vg增加而逐渐减小，清楚地表明反抛物线形DOS与导带底部周围的原始抛物线形DOS杂化。
2010-09-28 cond-mat.mtrl-sci
Impurity Conduction and Magnetic Polarons in Antiferromagnetic Oxides
反铁磁体SrMnO（3）和CaMnO（3）的低温输运和磁化测量确定了一个杂质带，该杂质带由能量E与库仑势中束缚的电子分开。非常弱的电场足以将束缚电子激发到杂质带，使移动载流子浓度增加三个数量级以上。这些数据与理论预测的自陷磁极化子（MP）的形成相矛盾，而是意味着束缚MP只有在kT<<E时才变得稳定。
2007-02-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Nonlinear Insulator in Complex Oxides
绝缘态是凝聚态物质中最基本的电子相之一。该状态的特征在于电子激发的能隙，其使得绝缘体在低能量下电惰性。然而，对于复合氧化物，绝缘体的概念必须重新审视。复合氧化物的行为与整个半导体工业所基于的传统绝缘体（如SiO2）不同，因为它们的带隙内存在多个缺陷能级。随着半导体工业转向使用这种氧化物作为高介电（高k）材料，我们需要真正了解这些氧化物在各种电场激发下的绝缘性能。在这里，我们报告了一类称为非线性绝缘体的新材料，它具有可逆的电场诱导金属-绝缘体转变。我们证明了这种行为的绝缘LaAlO 3薄膜的金属/LaAlO 3/Nb-SrTiO 3异质结构。当施加合适的电压时，观察到低电阻金属态和高电阻非金属态之间的可再现的转变。我们的实验结果排除了金属电极或氧空位扩散到LaAlO 3层中的可能性。相反，该现象归因于在LaAlO 3的缺陷态中形成准导带（QCB），其与Nb-SrTiO 3的导带形成连续态。一旦形成这种连续（金属）状态，即使在电压偏置关闭时，该状态也保持稳定。需要相反的电压来耗尽来自缺陷态的电荷。我们操纵和控制这些缺陷态的能力以及复合氧化物的非线性绝缘特性将为开发新型器件开辟一条新的道路。
2010-11-11 cond-mat.mtrl-sci
Two Orders of Magnitude Enhancement in Oxide Ion Conductivity in Cu2P2O7 via Vanadium Substitution: A Pathway Toward SOFC Electrolytes
本研究通过钒取代调控Cu2P2-xVxO7的结构，实现其氧化物离子电导率两个数量级的提升，揭示了CBH传导机理与三维离子通路，为SOFC电解质开发提供了新方向。
2025-10-29 cond-mat.mtrl-sci
Current-induced effective magnetic field in a half-metallic oxide La0.67Sr0.33MnO3
利用平面霍尔效应研究了不同厚度的半金属氧化物La 0.67 Sr 0.33 MnO 3（LSMO）薄膜中的电流感生有效磁场Heff。施加面内电流的LSMO膜施加垂直于磁化电流方向的面内Heff。Heff幅度随着电流幅度的增加而增加，并且当所施加的电流切换到相反符号时，方向反转。假设6.5-u.c.由于在LSMO中产生绝缘层，在具有三种不同LSMO厚度的器件中观察到的Heff值几乎与电流密度成比例，从不包括绝缘层的有效LSMO厚度评估，表明Heff在LSMO体中被诱导。
2017-04-20 cond-mat.mtrl-sci
Charge transfer and competing symmetry breaking drive orbital reconstruction and emergent ferromagnetism in insulating oxide superlattices
Indian Institute of Science（印度科学学院）；Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY（德国电子同步加速器中心）；ALBA Synchrotron Light Source（阿尔巴同步辐射光源）；Advanced Photon Source, Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室先进光子源）
本文研究NdNiO₃与NdMnO₃超晶格，发现界面电荷转移与对称性破缺驱动轨道重构，产生室温铁磁绝缘态，为自旋电子学应用提供了新途径。
2026-08-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Graphene on Insulating Oxide Substrates: Role of Surface Dangling States
采用第一性原理密度泛函电子结构方法和局域交换关联近似方法研究了绝缘氧化物衬底对单层和双层石墨烯能带结构的影响。我们考虑两个晶体衬底，SiO2（或α-石英）和Al 2 O3（α-氧化铝或蓝宝石），每个都有两个表面终端。我们专注于衬底表面的悬挂状态和他们的钝化扰动的线性能谱的石墨烯的作用。在未钝化的表面终端上，随着顶表面层的弛豫，由于与石墨烯层的相对大的平衡分离，只有Si-终端的石英保留石墨烯的线性能带结构，而其他三个表面终端显著地扭曲它。在电子光谱中出现线性带，但是狄拉克点从费米能级移开。有趣的是，在非钝化的氧终止的石英上具有第二碳层的情况下，在顶表面层弛豫的情况下，石墨烯特征出现在光谱中，但是具有两个表面终止的蓝宝石即使具有两个碳层也显示出扰动特征。通过用氢原子钝化表面悬挂态，并且没有顶层原子弛豫，电子-空穴对称性精确地发生在费米能级。这表明表面悬挂态在扭曲线性光谱方面的作用不如顶部表面层的原子弛豫那么重要。在所有情况下，我们发现第一层石墨烯形成波纹，就像悬浮的石墨烯一样，但是波纹的强度被发现可能由于衬底的存在而较弱。
2010-01-28 cond-mat.mtrl-sci
Electronic properties of layered multicomponent wide-bandgap oxides: a combinatorial approach
采用第一性原理密度泛函方法研究了12种层状多组分氧化物RAMO $_4$（R $^{3+}$ =In或Sc; A $^{3+}$ =Al或Ga; M $^{2+}$ =Ca、Cd、Mg或Zn）的结构、电子和光学性质. RAMO $_4$的组成复杂性导致宽范围的带隙值从InGaCdO $_4$的2.45 eV变化到ScAlMgO $_4$的6.29 eV。引人注目的是，尽管氧化物组分中的带隙不同，即CdO、In $_2$ O、$_3$或ZnO中为2-4 eV，Ga $_2$ O、$_3$或Sc $_2$ O、$_3$中为5-6 eV，和7-9 eV的CaO、MgO或Al $_2$ O $_3$，多组分氧化物中的导带底部由所有阳离子的S-态和它们的相邻氧P-态形成。我们发现，在多组分氧化物的导带的混合性质起源于不寻常的五重原子的协调A $^{3+}$和M $^{2+}$阳离子，使相邻的阳离子之间的相互作用，通过共享氧原子的空间分布的s-轨道。详细讨论了局部原子配位对层状RAMO $_4$的带隙、电子有效质量、导带轨道组成以及电子输运的各向同性特性的影响。
2011-11-29 cond-mat.mtrl-sci
ALD Zinc Tin Oxide Buffers for Chalcopyrite Solar Cells: Electrical Barriers and Conduction Band Cliffs
University of Luxembourg（卢森堡大学）
本研究针对宽带隙硫化物黄铜矿太阳能电池的缓冲层改性需求，探究ALD制备的不同组分ZnSnO缓冲层的电学特性，明确锡含量与导带底的正相关关系及对电池性能的影响机制。
2026-04-07 cond-mat.mtrl-sci
Observation of Coherently Coupled Cation Spin Dynamics in an Insulating Ferrimagnetic Oxide
许多技术上有用的磁性氧化物是亚铁磁绝缘体，其由化学上不同的阳离子组成。在这里，我们研究了不同的磁性阳离子在亚铁磁性NiZnAl铁氧体（Ni $_{0.65}$ Zn $_{0.35}$ Al $_{0.8}$ Fe $_{1.2}$ O $_4$）在连续微波激发下的自旋动力学。具体来说，我们采用时间分辨的X射线铁磁共振分别探测Fe $^{2+/3+}$和Ni $^{2+}$阳离子在不同的亚晶格网站。我们的研究结果表明，旋进阳离子时刻保持刚性，共线配置内$\approx$ 2 $^\circ$。此外，对于铁氧体中的所有磁性阳离子，有效自旋弛豫在$<$ 10%以内是相同的。因此，我们验证了经常假设的“类铁磁”的动力学共振驱动的亚铁磁氧化物，从不同的阳离子的磁矩旋进作为一个连贯的，集体磁化。
2023-02-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Charge transfer induced insulating state at antiperovskite/perovskite heterointerfaces
本文制备了低电阻率温度系数的狄拉克金属反钙钛矿Ni3InN，构建其与SrVO3的原子级锐利异质界面，发现电荷转移诱导绝缘层和磁矩，为氮化物/氧化物界面的电子与自旋电子应用提供新可能。
2025-04-18 cond-mat.mtrl-sci
Glue-Assisted Grinding Exfoliation of Large-Size 2D Materials for Insulating Thermal Conduction and Large-Current-Density Hydrogen Evolution
二维（2D）材料具有许多有前途的应用，但其可规模化生产仍然具有挑战性。在此，我们开发了一种胶辅助研磨剥离（GAGE）方法，其中粘合剂聚合物作为胶水，以大规模生产具有大横向尺寸，高质量和高产量的2D材料。密度泛函理论模拟表明，剥离机理涉及到所选聚合物与二维材料的结合能之间的竞争，该竞争大于层状材料的剥离能。以h-BN为例，GAGE生产的2D h-BN平均横向尺寸为2.18 μm，厚度为3.91 nm。该方法还扩展到生产各种其他2D材料，包括石墨烯，MoS 2，Bi 2 O2 Se，蛭石和蒙脱石。由此产生的2D材料的两个代表性应用已经被证明，包括用于绝缘热传导的h-BN/聚合物复合材料和用于大电流密度析氢的MoS 2电催化剂，表明大规模生产的2D材料的巨大潜力。
2021-08-30 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Current-induced magnetization switching using electrically-insulating spin-torque generator
通过自旋轨道矩（SOTs）实现的电流诱导磁化翻转是自旋轨道电子学的基本组成部分。SOT通常由重金属的自旋-轨道耦合引起。然而，即使在金属磁体被两个不同的绝缘体夹在中间的异质结构中，由于反转对称性的破坏，预计也会产生非零电流感应的SOT;电绝缘体可以是自旋扭矩发生器。在这里，我们展示了电流诱导的磁化切换使用绝缘体。我们发现，氧掺入到最广泛使用的自旋电子材料，铂，变成一个电绝缘发电机的SOTs的重金属，使电开关的垂直磁化铁磁夹在电绝缘氧化物。我们进一步发现，从Pt氧化物产生的SOT可以通过电压驱动的氧迁移进行电控制。这些发现为基于重金属氧化物固态开关的节能、电压可编程自旋轨道器件开辟了一条道路。
2017-09-21 cond-mat.mtrl-sci
Metallic Oxides and the Overlooked Role of Bandwidth
该研究针对金属氧化物的金属性起源问题，通过电子结构计算指出费米能级附近的带宽是被忽视的关键因素，明确导带宽度小于1 eV时金属性概率极低，且含氧阴离子化合物常压下难具金属性，结论可推广至多类材料。
2025-10-01 cond-mat.mtrl-sci
Emergent Spin-Filter at the interface between Ferromagnetic and Insulating Layered Oxides
我们报道了界面感应磁化对铁磁锰氧化物La $_{0.7}$ Ca $_{0.3}$ MnO $_{3}$和绝缘铜酸盐PrBa $_{2}$ Cu $_{3}$ O $_{7}$组成的磁性隧道结输运性质的强烈影响。与通常观察到的隧道磁阻随温度降低而稳定增加相反，该系统在低温下表现出突然的异常降低。有趣的是，这种异常行为可以归因于锰氧化物接触的正自旋极化和界面诱导的Cu磁化的负自旋过滤器效应之间的竞争。
2013-12-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Kondo effect goes anisotropic in vanadate oxide superlattices
研究了沉积在SrTiO_3（STO）衬底上的SrVO_3/LaVO_3（SVO/LVO）超晶格的输运性质。我们表明，电子导电发生在金属LVO层中，具有典型的2D费米表面的电流磁性。此外，在电阻率和磁阻的热变化中都出现了近藤类成分。令人惊讶的是，在这个系统中，STO接口不有助于测量的传导，近藤校正是强烈的各向异性。我们表明，生长温度允许直接控制这种贡献。最后，揭示了氧空位稳定钒混合价态的关键作用。
2015-09-08 cond-mat.mtrl-sci
Damping enhancement in coherent ferrite/insulating-paramagnet bilayers
高质量的外延铁氧体，如低阻尼镁铝铁氧体（MAFO），是有前途的纳米级构建块的纯自旋电流驱动的全氧化物异质结构。然而，在这种异质结构的自旋动力学的氧化物界面的影响仍然是一个悬而未决的问题。在这里，我们调查的自旋动力学和化学和磁性深度配置文件的15 nm厚的MAFO相干接口的同构$\approx$ 1-8 nm厚的覆盖层的顺磁CoCr $_2$ O $_4$（CCO）作为一个全氧化物模型系统。与没有覆盖层的MAFO相比，MAFO/CCO中的有效吉尔伯特阻尼增强了$>$ 3倍，而与CCO覆盖层厚度无关。我们将这种阻尼增强归因于在MAFO/CCO界面处的$\sim$ 1 nm厚的化学无序层处的自旋散射，而不是自旋泵浦或邻近诱导的磁性。我们的研究结果表明，铁氧体基异质结构的阻尼是强烈的界面化学无序的影响，即使无序层的厚度是铁氧体厚度的一小部分。
2019-10-26 cond-mat.mtrl-sci
Electronic Structure of Oxide Interfaces: A Comparative Analysis of GdTiO$_3$/SrTiO$_3$ and LaAlO$_3$/SrTiO$_3$ Interfaces
在过去的十年里，在两个绝缘氧化物之间的界面处形成的二维电子气（2DEG）中的涌现相引起了人们的极大关注。本文对莫特绝缘体GdTiO $_3$（GTO）和能带绝缘体SrTiO $_3$（STO）之间的界面进行了从头算电子结构计算，并将计算结果与广泛研究的LaAlO $_3$ /SrTiO $_3$（LAO/STO）界面的结果进行了比较.我们的GTO/STO结果与实验非常吻合，但定性不同于LAO/STO。与LAO/STO相比，我们发现超晶格和薄膜几何结构中的界面载流子密度为0.5 $e^{-}$ /Ti，与GTO厚度无关。LAO/STO中的超晶格几何提供了与GTO/STO中定性相同的结果。另一方面，对于薄膜几何形状，界面载流子密度仅在超过LAO的阈值厚度时增加。真空表面的正电荷补偿了界面处的二维电子气，在两个系统中也表现出不同的行为。顶部GTO层被发现是绝缘的，由于相关驱动的电荷反折，而顶部LAO层是金属内带理论，并可能成为绝缘的，由于表面无序或表面重建。
2015-05-09 cond-mat.mtrl-sci
A polarity-induced defect mechanism for conductivity and magnetism at polar-nonpolar oxide interfaces
导电二维电子气（2DEG）和磁性的绝缘氧化物之间的界面，如极性的LaAlO 3和非极性的SrTiO 3的例子之间的发现提出了实现在组件材料中不存在的界面功能的前景。然而，这种新兴现象的微观起源仍然不清楚，对改进功能的设计构成了障碍。使用第一性原理缺陷计算，我们揭示了一个统一的极性诱导缺陷机制的导电性和磁性在极性-非极性界面的绝缘氧化物。我们证明了跨界面的极性不连续性触发了某些缺陷的自发形成，这些缺陷反过来又抵消了由极性不连续性引起的极性场。结果表明，2DEG起源于自发形成的表面施主缺陷（氧空位），但2DEG的密度由界面反位受主缺陷（Al-on-Ti）控制。发现界面磁性起源于界面附近的LaAlO 3侧内的未电离的深Ti-on-Al反位施主缺陷。我们的研究结果提出了实用的设计指导方针，诱导和控制2DEG和磁性在极性-非极性氧化物界面。
2014-08-12 cond-mat.mtrl-sci
Determination of conduction and valence band electronic structure of LaTiOxNy thin film
氮取代到几种氧化物材料的氧位点导致带隙减小到可见光能量范围，这使得这些氮氧化物半导体成为有效的太阳能水分解的潜在光催化剂。氮氧化物通常显示出与原始氧化物材料不同的晶体结构。由于带隙与化学组成和晶体结构都相关，因此区分由氮取代引起的电子结构的哪些改变与组成和/或结构效应相关并不是微不足道的。在这里，X-射线发射和吸收光谱是用来调查的正交钙钛矿LaTiOxNy薄膜的电子结构相比，具有类似的正交结构和阳离子氧化态的原始氧化物LaTiOx的膜。实验和理论表明，由于氮的掺入，价带最大值的能量的预期上移降低了带隙。但这项研究也表明，通常被认为几乎不受氮取代影响的导带最小值在能量上发生了显著的下移。为了合理设计氮氧化物光催化剂，必须考虑到观察到的未占据和占据电子态的变化，以证明由氮掺入引起的总带隙变窄。
2019-02-11 cond-mat.mtrl-sci
Conducting interfaces between band insulating oxides: the LaGaO3/SrTiO3
我们表明，异质结构的LaGaO 3/SrTiO 3的生长产生了一个高导电界面的形成。我们的样品通过高分辨率电子显微镜进行了仔细分析，以评估其晶体完整性并评估界面的平整度。通过与LaAlO 3/SrTiO 3的载流子密度和方块电阻的比较，发现了它们的超导转变，这为拓宽极性-非极性界面的研究开辟了新的途径，对它们的物理基础提出了一些唯象的约束，并为通过选择合适的极性材料来调整它们的性质以适应未来的应用提供了可能。
2010-10-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Insulator-to-metal transition in sulfur-doped silicon
我们观察到一个绝缘体到金属（I-M）的转变，在晶体硅中掺杂硫的非平衡浓度使用离子注入，然后脉冲激光熔化和快速再固化。这种I-M转变是由于已知在平衡浓度下仅产生深能级的掺杂剂。温度T > 1.7 K时的温度依赖电导率和霍尔效应测量结果均表明，在硫浓度为1.8 ~ 4.3 x 10^20 cm-3时，发生了从绝缘导电到金属导电的转变。绝缘样品中的传导与库仑隙的可变范围跳跃是一致的。深能级通过离域作用实现金属导电的能力是硅中实现体中间能带光致发光的唯一已知途径。
2011-03-03 cond-mat.mtrl-sci
Second Neighbor Electron Hopping and Pressure Induced Topological Quantum Phase Transition in Insulating Cubic Perovskites
超导体结构是适合表现拓扑绝缘体相的五种对称族之一。然而，在这种结构中稳定的卤化物和氧化物都没有表现出相同的性质。通过对立方钙钛矿结构（$_3$ ; X = Cl，Br，I）的密度泛函计算，预测了均匀压缩下的能带绝缘体- Dirac半金属-拓扑绝缘体相变.借助于Slater-Koster紧束缚哈密顿量，我们表明，除了价电子数，这些钙钛矿的能带拓扑结构由涉及Sn-{s，p}轨道之间的电子跳跃的五个参数决定。这些参数随压力单调增加，逐渐将正带隙转变为负带隙，从而实现量子相变。通过对Bi基氧化物钙钛矿能带拓扑结构的研究，建立了相变机制的普遍性。卤化物对压力的动力学稳定性加强了实验的相关性。
2018-11-27 cond-mat.mtrl-sci
Mechanisms for p-type behavior of ZnO, Zn$_{1-x}$Mg$_x$O and related oxide semiconductors
研究了将本征n型氧化物半导体如ZnO和Zn $_{1-x}$ Mg $_x$ O转变为p型材料的可能性。受最近实验的启发，我们用自相互作用校正的密度泛函理论计算分析了ZnO和Zn $_{1-x}$ Mg $_x$ O中点缺陷N $_{\rm O}$，v $_{\rm Zn}$和N $_{\rm O}$ -v $_{\rm Zn}$对的电子缺陷能级。我们展示了缺陷的相互作用如何导致浅的受主缺陷能级，尽管单个点缺陷N $_{\rm O}$的能级在带隙中太深而不能负责p型导电。我们将我们的研究结果与p型导电路径中看到的多晶ZnO的晶界和发展的p型机制，这是共同的ZnO，Zn $_{1-x}$ Mg $_x$ O，和相关材料的理解。
2017-01-11 cond-mat.mtrl-sci
Atomic bonding and electrical potential at metal/oxide interfaces, a first principle study
许多电子器件在其结构中涉及金属/氧化物界面，其中氧化物层起电绝缘体的作用。随着器件尺寸的不断缩小，氧化物厚度可以仅分布在几个原子层上，使得界面在其绝缘性能上的作用变得突出。采用第一性原理计算研究了Al/SiO2金属/氧化物界面，证明了界面原子成键的影响。结果表明，界面键合配置严格规定的界面的机械和电子性能。发现氧原子比阳离子更好地限定氧化物边界。界面阳离子-金属键允许金属电势在氧化物层内部泄漏，而没有原子扩散，导致虚拟氧化物变薄。
2016-10-26 cond-mat.mtrl-sci
Hybridization between the conduction band and 3d orbitals in the oxide-based diluted magnetic semiconductor In$_{2-x}$V$_x$O$_3$
用光电子能谱（PES）和X射线吸收谱（XAS）研究了In $_{2-x}$ V $_x$ O $_3$（$x=0.08$）的电子结构.的V $2p$核心水平的PES和XAS光谱揭示了三价电子状态的V离子，与取代的V离子的In网站。用共振PES技术测得的V 3d分电子态密度在O $2p$带上方有一个尖锐的峰。虽然In $_{2-x}$ V $_x$ O $_3$的O $1s$ XAS谱与In $_2$ O $_3$的O $1s$ XAS谱相似，但V掺杂的和纯的In $_2$ O $_3$之间的In $3p$和3d XAS谱存在差异。这些观测结果为In $_{2-x}$ V $_x$ O $_3$中In导带与V 3d轨道的杂化提供了明确的证据。
2008-01-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Lattice-Distortion-Mediated Proton Pairing and Trapping in Solid State Oxides
Beijing Normal University（北京师范大学）；Chang'an University（长安大学）；Northwestern Polytechnical University（西北工业大学）；Hebei Normal University（河北师范大学）；Shanghai Institute of Ceramics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院上海陶瓷研究所）
研究揭示了固态氧化物中晶格畸变介导的质子成对与捕获机制，阐明多质子扩散机制，为提升质子导电性电解质设计提供理论依据。
2025-11-26 cond-mat.mtrl-sci
