Exactly solvable model of the ferroelectrics hysteresis loops control by the external electric field
本文建立了晶体铁电材料在可变外电场作用下开关过程的动力学理论。导出了基本方程组，得到了任意含时外场下的精确解析解。数值研究了电滞回线形状与外电场参数之间的关系。数值计算结果与实验结果吻合良好。PACS：77.80.Fm，77.80.Dj，77.80.-关键词：铁电体，开关过程，磁滞曲线，极化
2013-06-18 cond-mat.mtrl-sci
Dynamic hysteresis in cyclic deformation of crystalline solids
本文从集体位错动力学的观点出发，研究了循环应力作用下结晶固体变形中的滞后现象或内耗现象。通过对位错动力学模型在不同加载频率和幅值下的应力控制模拟，研究了应力-应变率滞后现象。磁滞回线面积在特征频率处呈现最大值，在低频极限处呈现幂律频率依赖性，幂律指数呈现两个区域，分别对应于系统的堵塞和屈服/移动阶段。第一个阶段表现出非平凡的临界样粘弹性动力学，跨越间歇性粘塑性变形更高的应力振幅。
2012-09-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Unveiling the ac Dynamics of Ferroelectric Domains by Investigating the Frequency Dependence of Hysteresis Loops
通过测量外延铁电电容器在不同频率和温度下的电滞回线，研究了交流电场下的非平衡畴壁动力学。极化切换主要是由热激活蠕变运动在较低的频率，并在较高的频率下由粘性流运动。蠕变和流动状态之间的动态交叉揭示了滞后回线的两个频率相关标度区域。基于这些发现，我们构建了一个动态相图的滞后铁电畴动力学在交流电场的存在。
2010-01-28 cond-mat.mtrl-sci
Modeling of hysteresis loop and its applications in ferroelectric materials
为了更好地理解电滞回线的物理性质，我们建立了一个新的电滞回线模型，该模型将电场、温度和应力作为一个综合参数。该模型揭示了铁电材料电滞回线的形状是由几个变量决定的：极化饱和度、矫顽场、极化率和等效场。与实验结果的比较表明，该模型可以追溯极化与电场和温度的关系。作为该模型的应用，本文还给出了蓄能效率、电热效应和P（E，T）函数的计算公式。
2017-07-27 cond-mat.mtrl-sci
More ferroelectrics discovered by switching spectroscopy piezoresponse force microscopy?
由开关谱-压电响应力显微镜（SS-PFM）获得的铁电材料的局部电滞回线通常被认为是铁电开关的典型特征。然而，在过去的几年中，在各种各样的非铁电材料中也观察到这样的电滞回线，这对SS-PFM中的局部电滞回线源于铁电性的观点提出了质疑。因此，研究SS-PFM测试中出现的局部磁滞回线的产生机理具有重要意义。本文提出，非铁电材料只要能在循环电场加载下表现出宏观D-E电滞回线，无论其内在物理机制是什么，在SS-PFM测试中也能表现出Maxwell力作用下的振幅蝶形回线和相位电滞回线。为了验证我们的观点，无论是宏观D-E和微观SS-PFM测试进行了钠钙玻璃和非铁电介质材料Ba 0.4Sr 0.6TiO 3。结果表明，这两种材料都具有D-E磁滞回线和SS-PFM相位磁滞回线，这很好地支持了我们的观点。
2014-10-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Double hysteresis loops in proper uniaxial ferroelectrics
在Sn $_2$ P $_2$ S $_6$晶体中，首次观察到了体相单轴铁电体中的双类反铁电磁滞回线.量子非谐振子模型被用来描述这种偏振开关过程。这一现象与三阱局域势的自发极化涨落有关，三阱局域势的自发极化涨落对应于特定亚晶格中的位间相互作用和Sn $_2$ P $_2$ S $_6$模型晶体结构中两个亚晶格之间的相互作用。所获得的数据可用于三电平单元型存储器技术的开发。
2018-05-22 cond-mat.mtrl-sci
Artificial ferroelectric-like hysteresis in antiferroelectrics with non-uniform disorder
针对反铁电体出现类铁电磁滞的现象，本研究提出唯象模型解释其源于不同转变场的无序反铁电回线叠加，并在PbZrO₃和PbHfO₃薄膜中通过引入非均匀无序实现该现象，揭示了无序对反铁电性能的影响并拓展了功能调控可能性。
2025-09-23 cond-mat.mtrl-sci
Origin of ferroelectric-like hysteresis loop of CaCu3Ti4O12 ceramic studied by impedance and micro-Raman spectroscopy
观察到CaCu_3Ti_4O_（12）（CCTO）陶瓷的类铁电磁滞回线。我们发现，这种不寻常的功能并不产生从位移的Ti离子在TiO 6八面体，但显然来自电荷在晶界组成的CuO层。在阻抗谱中发现晶界电荷的弛豫时间为2.9毫秒，几乎对应于1 kHz的P-V反采样频率。根据显微拉曼图谱，CuO层被发现在晶界中，并且与CCTO晶粒完全区分开。
2011-09-14 cond-mat.mtrl-sci
Polar Properties and Hysteresis Loops in Multilayered Thin Films Ferroelectric/Virtual Ferroelectric
在Landau-Ginzburg-Devonshire（LGD）唯象理论框架下，计算了失配应变、表面能和有限尺寸效应对铁电/虚铁电多层薄膜相图、极性和电滞回线的影响。本文首次研究了由于薄膜和衬底晶格常数失配而引起的薄膜-衬底界面弹性形变对多层薄膜虚铁电SrTiO $_{3}$ /BaTiO $_{3}$相图的影响。与体相BaTiO $_{3}$相比，在体相BaTiO $_{3}$ /BaTiO $_{3}$薄膜中，可以存在六种结晶稳定的BaTiO $_{3}$相（顺电相和四方铁电相（FEc），两种单斜相（FEaac和FEac），以及两种正交相（FEa和FEaa）铁电相。计算了多层SrTiO $_{3}$ /BaTiO $_{3}$薄膜中磁滞回线的主要极性特性（形状、矫顽场和自发极化）。结果表明，该系统表现出强烈的依赖性，其极性的SrTiO $_{3}$和BaTiO $_{3}$层的厚度上的属性，以及对弹性失配应变，与SrTiO $_{3}$发挥介电层的作用：层越厚，越强的是去极化场，这反过来，减少了自发极化的BaTiO $_{3}$膜。
2014-06-29 cond-mat.mtrl-sci
Depolarizing field and "real" hysteresis loops in nanometer-scale ferroelectric films
我们详细分析了Kim等人[Phys. Rev. Lett.] 95，237602（2005）]。利用Landau理论计算了SrRuO 3/SrTiO 3衬底上应变BaTiO 3薄膜的均匀态临界厚度及其畴形成稳定性。而前者（2.5nm）与从头计算给出的相同，实际临界厚度由畴设定为1.6nm。极化弛豫有较大的Merz激活场。值得注意的是，结果显示了一个负斜率的“实际”磁滞回线，一个标志的域结构在理想的薄膜与不完善的屏蔽。
2006-08-14 cond-mat.mtrl-sci
Non-ferroelectric nature of the conductance hysteresis in CH3NH3PbI3 perovskite-based photovoltaic devices
我们目前的测量电导滞后CH 3 NH3 PbI 3钙钛矿薄膜，使用双波法进行，为了调查的铁电响应的可能性。在0.1 Hz至150 Hz的范围内观察到滞后的强烈频率依赖性，在低于0.4 Hz的频率下滞后电荷密度超过1000 μC/cm 2-这是铁电响应的非特征行为。我们发现，所观察到的滞后电导，以及在阻抗谱中的双弧的存在下，可以完全解释由移动离子的迁移偏置下的时间尺度上的秒。我们的测量将任何固有频率无关极化的上限约为1 μC/cm 2，排除了铁电性作为电流-电压滞后的主要原因，并提供了离子迁移在改变CH 3 NH3 PbI 3器件效率方面的重要性的进一步证据。
2015-04-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electric Field-Induced Phase Transitions and Hysteresis in Ferroelectric HfO2 Captured with Machine Learning Potential
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）
针对传统第一性原理方法难以模拟铁电HfO₂大尺度电场下原子动力学的问题，开发耦合原位BEC模型的定制MLP，高效高保真复现关键现象与AIMD一致结果，为铁电器件设计提供新工具。
2025-11-13 cond-mat.mtrl-sci
Soliton disentangling and ferroelectric hysteresis in reconstructed moire superlattices
由晶格失配或/和扭曲角产生的莫尔材料激发了人们对挖掘物质新量子相的极大兴趣。最近，涌现的界面铁电性已令人惊讶地发现在空间反演对称性破缺系统，如菱面体堆叠双层过渡金属二硫属化物（TMD）。然而，莫尔超晶格对应于偏振开关和滞后的演化仍然不清楚，这对于深入了解晶格对称性和能带拓扑之间的相互作用以及开发光电存储器件至关重要。在这里，我们报告的观察声子分裂的应变孤子网络中重建的莫尔超晶格，所产生的扭曲和松弛诱导强三重旋转对称性（C3）破缺。声子分裂的间隔可以通过垂直位移场来调节，并表现出铁电相关的磁滞回线。这些声子演化特征归因于畴壁运动过程中莫尔孤子解纠缠和晶格粘性的贡献。此外，我们证明了原理莫尔铁电隧穿结，其势垒被净极化修改，隧穿电阻为~10^4。我们的工作不仅揭示了莫尔孤子的晶格动力学，而且为未来的铁电基光电存储器件提供了一条潜在的途径。
2022-06-27 cond-mat.mtrl-sci
Anisotropy-driven thermal conductivity switching and thermal hysteresis in a ferroelectric
我们提出了一个理论建议的热开关的设计的基础上的各向异性的热导率的PbTiO 3和旋转的铁电极化与外部电场的可能性。我们的计算是基于声子玻尔兹曼输运方程的迭代解，并依赖于有效的第二原理密度泛函理论方案内计算的原子间力常数。我们还表征了在施加电场的存在下的热导率的滞后循环，并表明响应时间将受到铁电开关本身的速度的限制，因此可以在高频制度下工作。
2019-10-18 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Apparent Ferroelectric Polarization Hysteresis and a Simple Method to Observe Piezoelectric Strain Loops with a Microphone
本文提出用麦克风和简单电路改进方法观测压电材料的S-E环，揭示了D-E环的虚假性，为铁电性研究提供了低成本方案。
2026-05-13 cond-mat.mtrl-sci
Unusual Resistance Hysteresis in n-Layer Graphene Field Effect Transistors Fabricated on Ferroelectric Pb(Zr_0.2Ti_0.8)O_3
我们在外延铁电Pb（Zr_0.2Ti_0.8）O_3（PZT）薄膜上制备了n层石墨烯场效应晶体管。在低栅极电压下，PZT表现为高k电介质，k高达100。一个不寻常的电阻滞后发生在门扫描在高电压，其方向相反的预期从PZT的极化切换。亚稳态的弛豫是热激活的，在300 K下具有50-110 meV的激活势垒和6小时的时间常数。我们将其起源归因于吸附在石墨烯-PZT界面处的水分子的缓慢解离/重组动力学。这种鲁棒的滞后可以潜在地用于构造石墨烯-铁电混合存储器器件。
2010-07-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Controlling ferroelectric hysteresis offsets in PbTiO$_{3}$ based superlattices
铁电材料具有多极化方向的简并基态。在铁电电容器中，这应该表现为同样有利的上下极化状态。然而，在铁电薄膜和超晶格器件中很少观察到这种理想的行为，这些器件通常表现出有利于一种极化状态而不是另一种极化状态的内置偏压。通常这种极化不对称性可以归因于电极。在这项研究中，我们研究偏置PbTiO $_3$基铁电超晶格，这不是由于电极，而是在生长过程中形成的界面处的缺陷的性质。使用实验和第一性原理模拟相结合，我们能够解释所观察到的内置偏置的符号及其随组成的演变。我们的见解使我们能够通过控制超晶格的成分和周期性来设计零内置偏置的器件。
2020-11-11 cond-mat.mtrl-sci
Control of polarization hysteresis temperature behavior by interfacial screening in thin ferroelectric films
铁电界面是极性表面性质基础研究的独特模型对象，例如自由载流子自发极化的通用屏蔽机制以及与环境介质的可能离子交换。在铁电体中，离子吸附对铁电体极化反转的影响已在实验和理论上得到了研究，但对铁电体极化滞后温度行为的影响还没有得到探讨。此外，线性和非线性电子屏蔽的铁电滞后的比较理论分析，以及自发极化的强非线性离子屏蔽是缺乏的。在这项工作中，我们研究的自由能释放的薄铁电薄膜覆盖的屏蔽电荷层的不同性质和超薄的间隙分离膜表面的顶部电极和计算在不同温度下的极化和屏蔽电荷在所考虑的系统的磁滞回线。考虑了三种基本模型的屏蔽电荷密度对电势的依赖关系，即线性Bardeen型电子表面态（BS）模型、非线性Fermi-Dirac（FD）态密度模型和强非线性Stephenson-Highland（SH）模型.出现的BS，FD和SH屏蔽电荷，其性质主要是不同的，确定的自由能救济（包括对应于在不同的施加电压的自由能最小值的极化值），并控制在不同温度下的极化磁滞回线的形状。
2018-04-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrostatic effect on off-field ferroelectric hysteresis loop in piezoresponse force microscopy
压电响应力显微镜（PFM）已被广泛利用作为一个通用的和不可或缺的工具来理解和分析纳米铁/压电性能，通过检测样品表面上的局部机电响应。然而，已经发现，机电响应不仅源于压电性，而且还源于其他因素，如静电效应。在这项研究中，我们探讨了在一个原型的铁电薄膜通过施加一个外部电压的底部电极在测量过程中的表面电位诱导的静电效应的依赖性的离场PFM电滞回线。我们简化的情况下，通过等同的表面电位的直流电压波形的变化和预测的贡献的表面电位引起的静电效应的PFM磁滞回线。实验结果与我们的预测基本一致，矫顽电压随表面电位线性下降，而饱和振幅和压电响应几乎保持不变，这是由于铁电薄膜具有较大的压电系数.
2020-04-28 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Coupling of magnetic and ferroelectric hysteresis by a multi-component magnetic structure in Mn2GeO4
橄榄石化合物Mn 2GeO 4显示出具有铁电极化和铁磁磁化，它们直接耦合并沿相同方向指向。我们表明，自旋螺旋产生铁电性（FE），和倾斜的公度序导致弱铁磁性（FM）。对称性表明，FM和FE之间的直接耦合是由Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用介导的，该相互作用仅存在于铁电相中，控制螺旋旋转的意义和相称结构的倾斜。我们的研究展示了在Mn 2GeO 4等磁致阻挫材料中发现的多组分磁性结构如何为表现出耦合FM和FE的功能材料提供新的途径。
2012-08-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Detangling Extrinsic and Intrinsic Hysteresis for Detecting Dynamic Switch of Electric Dipoles using Graphene Field-Effect Transistors on Ferroelectric Gates
在Pb0.92La0.08Zr0.52Ti0.48 O3栅极GFET/PLZT上的石墨烯场效应晶体管上观察到源极-漏极电流对背栅电压ID-VBG特性从非本征极性分子主导滞后到由铁电薄膜固有的缺氧表面层诱导的反滞后的转变。在真空退火过程中开发的栅极，以系统地去除吸附在GFET沟道表面上的极性分子。这允许GFET/PLZT栅极器件上的非本征和本征磁滞的解缠，以及使用GFET的电偶极子的动态开关的检测，利用它们在铁电栅极上的高选通效率。电荷捕获和钉扎机制的模型，提出了成功地解释过渡。分别响应于正极性、负极性以及交替极性的脉冲VBG串，源极-漏极电流ID变化是瞬时的，其中响应幅度遵循由DC VBG测量的ID-VBG回路，考虑到当栅极电场超过PLZT的矫顽场时给定VBG脉冲之后的剩余极化。在室温下的检测灵敏度约为212偶极/μ m ~ 2，表明GFET/铁电栅器件为电偶极动态开关的非制冷检测提供了一种有前途的高灵敏度方案。
2015-05-31 cond-mat.mes-hall 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
Reactive Fluid Ferroelectrics: A Gateway to the Next Generation of Ferroelectric Liquid Crystalline Polymer Networks
本文首次报道基于铁电向列相的反应性介晶材料（NF RMs），具有最低偶极矩7.39 D，并通过聚合物稳定化将铁电相范围从75°C扩展至120°C，为下一代铁电液晶聚合物网络奠定基础。
2025-02-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Guided search for desired functional responses via Bayesian optimization of generative model: Hysteresis loop shape engineering in ferroelectrics
跨多个学科的预测建模的进展已经产生了能够在预测材料的宏观功能响应方面具有高准确性的生成模型。相应地，感兴趣的是逆问题的模型参数，将产生所需的宏观响应，如应力-应变曲线，铁电迟滞回线等，在这里，我们建议和实施一个高斯过程为基础的方法，允许有效地采样退化参数空间的一个复杂的非本地模型的输出区域的参数空间产生所需的功能。我们讨论了采集函数和采样函数的具体适配，以使过程高效，并平衡对多个可能的最小值的参数空间的有效探索和对目标行为优化的感兴趣区域进行密集采样的利用。这种方法通过铁电材料中的磁滞回线工程来说明，但可以适用于其他功能和生成模型。该代码是开源的，可在[github.com/ramav87/Ferrosim]获得。
2020-08-09 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Landau-Ginzburg-Devonshire theory for electromechanical hysteresis loop formation in piezoresponse force microscopy of thin films
研究了压电响应力显微术中铁电薄膜电滞回线的形成，着重研究了针尖尺寸和薄膜厚度对电滞回线的影响，以及针尖电压频率对电滞回线的影响。在这里，我们使用一个组合的Landau-Ginzburg-Devonshire（LGD）理论的局部极化反转的描述与去耦近似的计算的局部piezosesponse回路的形状，矫顽电压和振幅。LGD方法能够解决磁滞回线形成的热力学和动力学。与“刚性”铁电近似相反，这种方法允许压电张量分量依赖于铁电极化和介电常数。该模型合理化的非经典形状的动态压电力显微镜（PFM）的循环。
2010-11-28 cond-mat.mtrl-sci
Polarization relaxation in thin-film relaxors compared to that in ferroelectrics
制备了弛豫PbMg_（1/3）Nb_（2/3）O_3和PbSc_（0.5）Nb_（0.5）O_3的外延薄膜，以及铁电PbZr_（0.65）Ti_（0.35）O_3、Pb_（0.955）La_（0.045）Zr_（0.65）Ti_（0.35）O_3和Ba_（0.4）Sr_（0.6）TiO_3的外延薄膜，并在较宽的测量条件下研究了它们的介电性能。在铁电态下，畴的存在及其结构的变化决定了动态介电非线性和极化滞后。在薄膜弛豫器中，在随机场中随机相互作用的偶极子的取向是动态介电非线性的原因，而所观察到的滞后被认为是由于所施加的场与偶极子和内场的弛豫时间之间的连接而产生的。在薄膜（Ba，Sr）TiO_3中，发现高温介电滞后为类弛豫。
2006-05-10 cond-mat.mtrl-sci
Space charge dynamics in solid electrolytes with steric effect and Vegard stresses: resistive switching and ferroelectric-like hysteresis of electromechanical response
我们进行了自洽建模的电输运和机电响应的固体电解质薄膜允许移动带电缺陷（离子，质子或空位），电子退化和Vegard应力的空间效应。在较宽的外加电压频率范围内，我们建立了空间电荷动力学、电流-电压曲线和弯曲-电压曲线特征之间的相关性。电子开路电极的弯曲电压环和双滞后电流-电压环上的电流极大值出现明显的铁电类滞后。具有明显驼峰的双磁滞回线指示忆阻器类型的电阻切换。由于电子子系统和离子子系统之间的强耦合而发生切换。随着外加电压的周期性变化，电子密度的亚稳态峰值出现在一个开路电极附近，并向另一个开路电极移动。我们的结果可以解释固体电解质薄膜中电学和机械记忆效应的本质和相关性。推导出了固体电解质薄膜电致弯曲的解析表达式，证明了用干涉法可以检测到薄膜的电致弯曲。
2013-12-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectric metal-oxide-semiconductor capacitors using ultrathin single crystalline SrZrxTi1-xO3
多功能氧化物在半导体上的外延生长已经开辟了将新功能引入半导体器件技术的途径。特别是，集成在半导体上的铁电材料可能会导致低功率场效应器件，可用于逻辑和存储器。铁电金属氧化物半导体（MOS）电容器的发展是实现这种场效应器件的关键，其中铁电栅极的极化耦合到半导体沟道的表面电势。在这里，我们表明，铁电MOS电容器可以实现使用单晶SrZrxTi 1-xO 3（x = 0.7），已外延生长在Ge上。我们发现，SrZrxTi 1-xO 3的铁电性能是非常强大的，作为栅极层薄至5 nm对应的等效氧化物厚度仅为1.0 nm表现出一个~ 2 V的滞后窗口的电容-电压特性。具有纳米栅厚度的铁电MOS电容器的发展为纳米电子器件开辟了新的前景。
2017-03-01 cond-mat.mtrl-sci
Polarization Screening Effect on Local Polarization Switching Mechanism and Hysteresis Loop Measurements in Piezoresponse Force Microscopy
压电响应力谱（PFS）已成为探测纳米尺度上的极化动力学的有力工具。施加直流偏压到与铁电表面接触的纳米级探针导致铁电畴在探针顶点下方成核和生长。后者影响由探针检测的局部机电响应。由此产生的磁滞回线包含局部铁电开关的信息。PFS数据的自洽分析需要（a）导出畴成核的热力学参数和（b）建立畴参数与PFM信号之间的关系。本文分析了畴壁屏蔽效应对局域极化反转机制的影响。结果表明，屏蔽不仅控制了畴形核激活能，而且控制了磁滞回线饱和速率。
2007-02-08 cond-mat.mtrl-sci
Intrinsic ferroelectric properties of strained tetragonal PbZr0.2Ti0.8O3 obtained on layer-by-layer grown, defect-free single crystalline films
PbZrxTi 1-xO 3（PZT）是目前最重要的铁电材料之一。大块单畴单晶PZT从来没有被合成为一个显着的组成范围内的固溶体相图。这使得PZT的基本性质处于争论之中。无缺陷单晶薄膜的合成使我们能够明确地确定描述铁电材料的本征量，如自发极化和介电常数。采用脉冲激光沉积法（PLD）在SrTiO 3（001）单晶衬底上生长了无缺陷的应变PbZr 0. 2 Ti 0. 8 O 3薄膜。采用PLD法制备的SrRuO 3单晶薄膜作为底电极。PZT薄膜具有方形形状的磁滞回线和剩余极化值高达Pr= 110 μ C/cm 2，这是相当高的理论值预测（无应变）散装单晶PZT的调查组合物。薄膜的介电常数eps 33 = 90，压电系数d33= 50 pm/V。
2006-01-16 cond-mat.mtrl-sci
Singe ferroelectric and chiral magnetic domain of single-crystalline BiFeO$_3$ in an electric field
我们报告极化中子散射和压电响应力显微镜研究毫米级单晶的多铁性BiFeO $_3$。在居里温度以下生长的晶体由单个铁电畴组成。两个独特电极化的强度方向，以及等效的螺旋磁畴的人口，可以通过电场可逆地切换。可以获得具有单- $q$单螺旋自旋螺旋的铁电单畴。这种水平的控制，迄今为止无法实现的薄膜，使单晶BiFeO $_3$的多铁性研究的一个有前途的对象。
2008-09-11 cond-mat.mtrl-sci
Extrinsic and Intrinsic Charge Trapping at the Graphene/Ferroelectric Interface
研究了石墨烯与铁电超晶格$\mathrm{PbTiO_3/SrTiO_3}$（PTO/STO）之间的界面。通过PTO/STO体积分数调整转变温度使石墨烯-铁电界面处的吸附物最小化，从而允许证明稳健的铁电滞后。来自铁电表面缺陷的本征电荷陷阱会对石墨烯沟道滞后产生不利影响，并且可以通过仔细的样品处理来控制，从而能够系统地研究电荷陷阱机制。
2014-08-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Three-Dimensional Phase Field Simulations of Hysteresis and Butterfly Loops by Finite Volume Method
基于有限体积法求解含时的Ginsburg-Landau方程组，对铁电滞回线和蝶形回线进行了三维模拟。数值研究了拉应变和压应变的机械外载荷对滞回线和蝶形回线的影响。文中还介绍了三维铁电畴的形成和演化过程。模拟结果成功地揭示了宏观上的非线性响应所施加的应力和电场。
2015-04-23 cond-mat.mtrl-sci
Experimental discovery of structure-property relationships in ferroelectric materials via active learning
铁电材料中结构和拓扑缺陷的新兴功能支撑了从畴壁电子学到高介电和机电响应的极其广泛的应用。其中许多已被发现和量化通过本地扫描探针显微镜方法。然而，到目前为止，对这些功能的搜索一直是基于试错法或使用辅助信息，如地形或畴壁结构，以识别潜在的感兴趣的对象，基于操作员的直觉或预先存在的假设，与随后的手动探索。在这里，我们报告了一个机器学习框架的开发和实现，该框架积极发现在电滞回线中编码的铁电材料中的局部畴结构和极化切换特性之间的关系。后者和描述符，如成核偏置，矫顽偏置，磁滞回线面积，或更复杂的功能的磁滞回线的形状和相应的不确定性被用来指导发现通过自动piezoresponse力显微镜（PFM）和光谱实验。因此，这种方法结合了机器学习方法的力量，以学习高维数据之间的相关关系，以及采集函数中编码的基于人类的物理见解。对于铁电体，该自动化工作流程表明，在场和离场磁滞回线的发现路径和采样点有很大不同，表明在场和离场磁滞回线由不同的机制支配。所提出的方法是通用的，可以应用于广泛的现代成像和光谱方法，从其他扫描探针显微镜模式，电子显微镜和化学成像。
2021-12-28 cond-mat.mtrl-sci
Double polarization hysteresis loop induced by the domain pinning by defect dipoles in HoMnO3 epitaxial thin films
本文报道了多铁性HoMnO_3薄膜在铁电居里温度以下的类反铁电双极化电滞回线。这种有趣的现象是由于在薄膜生长过程中无意引入的缺陷偶极子对畴的钉扎作用。电子顺磁共振谱表明薄膜中存在Fe 1+缺陷，第一性原理计算表明缺陷偶极子由氧空位和Fe 1+缺陷组成。基于点缺陷的位置偏好性，讨论了薄膜生长过程中带电点缺陷的迁移和沿铁电极化方向缺陷偶极子的形成。由于HoMnO 3的高温低对称结构，与其他铁电体（例如，BaTiO 3）。
2010-01-14 cond-mat.mtrl-sci
Electron transport through asymmetric ferroelectric tunnel junctions: current-voltage characteristics
我们已经进行了计算的电流-电压特性的电子隧道电流通过一个薄的绝缘铁电势垒的结假设，界面传输的左，右接口显着不同，由于相异的接口。得到的电导与电压和电流与电压的曲线表现出很好的区别不对称滞后。我们发现，滞后效应的不对称性可能源于结内的不对称偏置电压分布。特别地，我们分析了当偏置电压分布对自发极化反转不敏感时发生的磁滞不对称性。
2010-01-03 cond-mat.mtrl-sci
Modelling of Pyroelectric Response in Inhomogeneous Ferroelectric-Semiconductor Films
本文对Landau-Khalatnikov方法进行了改进，证明了非均匀铁电-半导体薄膜的热释电响应可以用六个序参量的耦合方程来描述：平均位移及其均方涨落和与电荷缺陷密度涨落的相关性，平均热释电系数及其涨落和与电荷缺陷密度涨落的相关性。与Landau-Khalatnikov型方程相比，耦合方程描述了热释电响应的非均匀反转，热释电系数在热力学矫顽场附近出现尖锐的峰。在我们的模型框架内，热释电的磁滞回线变得更加平滑，薄和低，以及热释电系数峰附近的矫顽场完全消失的缺陷引起的无序的增加。这种效应类似于弛豫铁电体中铁电滞回线的“正方形到细长形的转变”。缺陷浓度的增加也导致无序铁电体典型的矫顽场急剧下降。掺杂和非均匀铁电体的热释电磁滞回线通常具有典型的光滑形状，没有任何热释电系数峰，矫顽场值远低于热力学值。因此，我们的方法定性地解释了现有的实验结果。我们的模型和典型的Pb（Zr，Ti）O_3-膜的热释电和铁电回路之间的定量协议已经得到。
2005-10-16 cond-mat.mtrl-sci
Domain wall roughness and creep in nanoscale crystalline ferroelectric polymers
我们报告压电响应力显微镜研究的静态和动态性能的畴壁（DW）在11至36 nm厚的薄膜的结晶铁电聚（偏氟乙烯-三氟乙烯）。DW粗糙度指数ζ的范围为0.39至0.48，DW蠕变指数μ的范围为0.20至0.28，揭示了意想不到的有效维度约为1.5，与薄膜厚度无关。我们的研究结果表明，主要是2D铁电性的层状聚合物，我们属性的分形维数DW去粗糙化由于面内和面外极化之间的相关性，可以利用这种效应，以实现高的横向域密度开发纳米铁电性为基础的应用。
2013-08-31 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Novel magnetic and ferroelectric behaviors observed in alpha Fe2O3 particles
以NaHB_4为还原剂，采用还原反应法和常规烧结工艺制备了α-Fe_2 O_3粉体。利用Rietveld精修剖面对所制备的Fe 2 O3进行了XRD分析，结果表明所制备的Fe 2 O3具有铁磁结构（赤铁矿）。VSM回线具有明显的室温弱铁磁性，形状各向异性效应可能会引入箍缩磁滞回线。同时具有“五重”铁电滞回线的α-Fe_2 O_3的铁电行为证实了这种结构的Fe_2 O_3是一种新型的多铁性材料。
2020-09-19 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Comparison of polarization switching in ferroelectric TGS and relaxor SBN crystals
在较宽的测量条件下，对常规的均相硫酸三甘氨酸（（NH_{2} CH_{2} COOH）_{3} \cdot H_{2} SO_{4} ; TGS）和弛豫型钛酸锶钡（Sr_{0.61} Ba_{0.39} Nb_{2} O_{6} ; SBN）晶体的极化反转动力学进行了对比实验分析。从微观结构、开关电流和D-E磁滞回线记录等方面收集了实验数据。电滞回线和介电谱与铁电微畴的结构有很强的联系。用双折射液晶（NLC）方法研究了畴结构动力学。
2013-09-24 cond-mat.mtrl-sci
Non Volatile MoS$_{2}$ Field Effect Transistors Directly Gated By Single Crystalline Epitaxial Ferroelectric
我们展示了非易失性，n型，背栅，MOS $_{2}$晶体管，直接放置在外延生长，单晶，PbZr $_{0.2}$ Ti $_{0.8}$ O $_{3}$（PZT）铁电体。该晶体管显示出良好的导通电流（19 $μA/μ$ m）、高的通断比（10 $^{7}$）和亚阈值摆幅（SS ~ 92 mV/dec），其中100 nm厚的PZT层作为背栅氧化物。重要的是，铁电极化可以直接控制沟道电荷，表现出明显的逆时针滞后。我们自洽地证实了铁电体的开关和相应的变化，从直接的时间依赖性测量的通道电流。我们的研究结果表明，它是可能的，以获得晶体管操作直接在极性表面上，因此，它应该是可能的集成二维电子与单晶功能氧化物。
2017-07-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Photovoltaic response around a unique180{\textdegree} ferroelectric domain wall in single crystalline BiFeO3
使用的实验装置设计成扫描一个亚微米大小的光点，并收集通过较大的电极的光生电流，我们映射铁电BiFeO 3单晶的光伏响应。我们研究了一个独特的180{ \textdegree }铁电畴壁（DW）所产生的效果，并表明其存在和形状的光电流图显着影响。该效应在其附近以及在与Au电极的界面处的肖特基势垒中是大的，但是当照明点接触DW时没有观察到额外的光电流，这表明该特定实体不是特定光电性质的核心。使用3D建模，我们认为，测量的效果是由于内部场的空间分布，这是显着影响的DW由于其失真的电荷。
2016-02-23 cond-mat.mtrl-sci
Charge effects in donor doped perovskite ferroelectrics
掺杂是调节铁电钙钛矿的物理性质的广泛使用的方法。由于掺杂会由于某些元素的取代而引起电荷，因此在掺杂样品中应考虑电荷效应。为了了解电荷如何影响系统，我们将偶极-电荷相互作用纳入我们的模拟中，在模拟中可以很好地再现捏滞回线。提出了两种电荷补偿模型并进行了数值研究，以了解镧掺杂对BaTiO $_{3}$铁电相变温度和电滞回线的影响。两个电荷补偿模型的后果进行了比较和讨论。
2019-10-07 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Ferroelectric hysteresis in singly aligned graphene-hBN moiré superlattices
CIC nanoGUNE（纳米科技联合研究中心）；University of the Basque Country (UPV/EHU)（巴斯克大学）；National Institute for Materials Science（物质材料研究机构）；Centro de Física de Materiales (CFM-MPC) Centro Mixto CSIC-UPV/EHU（物质物理中心（CFM-MPC）CSIC-巴斯克大学联合中心）
通过霍尔测量和温度依赖性实验，证实单层石墨烯-六方氮化硼莫尔超晶格中存在铁电响应，并揭示其源于莫尔超晶格能带导致的异常电荷屏蔽，自发极化从2K持续至室温。
2026-06-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Textured organic ferroelectric films from physical vapor deposition and amorphous-to-crystalline transition
铁电性是微观电偶极子的集体行为，晶化是铁电性产生的关键。另一方面，不受控制的晶化导致不均匀的形貌和随机的晶体取向，这削弱了铁电薄膜的应用潜力。在这项工作中，我们介绍了一种薄膜的制造方法，低温物理气相沉积，然后抑制结晶，与电性能实时监测原位测量。采用该方法制备了2-甲基苯并咪唑（MBI）薄膜，其分子晶体是质子转移型双轴铁电体，并且倾向于生长成刺猬状球晶形貌。原位测量证实，结晶，对应于一个明确的过渡的物理性质，主要发生在沉积后变暖。这使得微米厚的膜在盘状形态与一个偏振轴沿面外方向对齐的制造，而测得的自发极化和矫顽场是可比的单晶值。这些结果标志着薄膜生长的一个重要进展，预计将广泛受益于分子材料薄膜的功能特性取决于结晶，以实现所需的形态和结晶度的制造。
2021-04-26 cond-mat.mtrl-sci
Effect of surface induced nucleation of ferroelastic domains on polarization switching behavior in constrained ferroelectrics
利用含时Ginzburg-Landau理论研究了约束铁电体中表面在极化反转过程中的作用。该模型采用了弹性和电致伸缩的影响，在一个长距离的相互作用的形式，是通过消除应变场的弹性协调约束。研究了表面极化消失的正方形有限尺寸约束铁电系统。滞后的计算机模拟表明，约束的正方形的角落作为成核源的$90^{o}$域结构。研究还发现，在具有半无限（无角）几何形状的体系中，$90^{o}$畴结构不成核。对于角自由的情况下，极化开关的$180^{o}$重新取向和正面的反向域出现的表面，最终席卷整个系统。还研究了磁滞回线的尺寸依赖性。
2002-10-02 cond-mat.mtrl-sci
The effect of transverse magnetic correlations on a coupled order parameter: shifted transition temperatures and thermal hysteresis
我们使用随机相位近似的格林函数方法来说明磁相关性如何影响具有磁交换型磁电耦合的多铁性材料中的电极化的强度。我们使用的模型自旋1/2铁磁铁电系统，但我们的结果预计将适用于多铁性材料具有更复杂的磁结构。特别是，我们发现，横向磁关联导致铁电溶液的自由能的变化，导致磁居里温度以上的电极化的强度的热滞后的可能性。虽然我们的动机是多铁性材料，这个问题代表了一个更一般的计算耦合序参量的波动的影响。
2009-11-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
On the negative capacitance in ferroelectric heterostructures
该研究基于 Landau-Denvonshire 理论分析铁电/介电异质结构，揭示临界厚度与电场窗口对负电容稳定性及 P-E 回线迟滞行为的决定规律。
2024-09-10 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Scaling behavior of dynamic hysteresis in Na0.5Bi4.5Ti4O15 bulk ceramics
在频率为0.01 ~ 100 Hz，电场为10 ~ 150 kV/cm的周期性电场作用下，测量了钛酸铋钠（Na_（0.5）Bi_（4.5）Ti_4 O_（15））块体陶瓷的铁电滞回线。研究了Na_（0.5）Bi_（4.5）Ti_4 O_（15）块体陶瓷动态滞后的三阶段标度行为。在低电场振幅下的标度行为被描述为对于<A>低频与f^（-0.122 <$E0^3.30）成比例，对于<A>高频与f^（-0.122 <$E0^3.15）成比例。<A>、f和E0分别表示磁滞回线的面积、周期电场的频率和幅值。在矫顽场附近的E0处，标度行为的形式为：<A>低频与f^（-0.11 <$E0^4.28）成比例，高频<A>与f^（-0.11 <$E0^4.17）成比例。在高E0处，我们得到<A>对于低频与f^（-0.04 <$E0^2.90）成比例，对于<A>高频与f^（-0.06 <$E0^2.75）成比例。对标度关系的贡献主要来自于低E0时铁电畴反转的可逆性、E0时畴壁在矫顽场附近的运动速度以及高E0时同时发生的可逆和不可逆畴反转。
2018-01-02 cond-mat.mtrl-sci
Electromechanical Hysteresis in Phase Change Material Sb2S3
Lehigh University（理海大学）；Brookhaven National Laboratory（布鲁克海文国家实验室）；Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）
研究Sb2S3玻璃陶瓷的压电响应力显微镜实验，发现其迟滞行为源于非压电贡献，揭示了晶态与非晶态Sb2S3的电学差异。
2026-03-13 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic field induced ferroelectric loop in Bi0.75Sr0.25FeO3
在Bi_（0.75）Sr_（0.25）FeO_（3-δ）中观察到的磁场诱导的铁电电滞回线是最重要的。反铁磁性和弱铁磁性的共存是导致原始磁弹性和磁铁电性的原因。当施加外部磁场时，磁致伸缩效应的存在支持向均匀反铁磁和铁电相的结构转变。磁场诱导极化是最高的报道中的基于薄膜或散装形式的BiFeO 3的系统（Pr=96微C/cm 2，在10 T），而铁电矫顽场是最低的报道（Hc=661（V/cm），在10 T）。这些特性使得这种材料在技术应用中非常有吸引力。
2008-02-20 cond-mat.mtrl-sci
Peculiarities of polarization switching in ferroelectric semiconductors with charged inhomogeneities
我们提出了带电缺陷铁电半导体极化反转特性的唯象描述和占主导地位的非本征导电。我们修正了Landau-Ginsburg方法，证明了上述非均匀系统的宏观状态可以用三个序参量的三个耦合方程来描述。无论是实验观察到的矫顽场值远低于热力学和各种磁滞回线变形（轻微，收缩和双循环）已获得在我们的模型的框架。这些结果定性地解释了掺Ce的SBN单晶、掺Nd的PZT薄膜和掺La的PZT陶瓷等铁电体材料中的铁电开关现象。
2004-06-12 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectric switching of interfacial dipoles in $α$-RuCl$_3$/graphene heterostructure
Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology (DGIST)（大邱庆北科学技术院）；Pohang University of Science and Technology（浦项科技大学）；Institute for Basic Science（基础科学研究院）；National Institute for Materials Science（国立材料研究所）；California Institute of Technology（加州理工学院）
研究通过石墨烯/超薄hBN/α-RuCl₃异质结构实现了电可切换的铁电偶极子，揭示了界面电荷转移驱动的非易失偶极子开关机制。
2026-02-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Chemical control of polarization in thin strained films of a multiaxial ferroelectric: phase diagrams and polarization rotation
在2-4 Landau-Ginzburg-Devonshire（LGD）热力学势和Stephenson-Highland（SH）方法相结合的框架下，研究了多轴铁电薄膜中由于旋转极化和表面离子之间的电化学耦合而产生的涌现行为.结合LGD-SH的方法可以描述的电化学开关和旋转的极化矢量的多轴铁电薄膜覆盖的表面离子的电荷密度依赖于相对氧分压。计算了多轴应变铁电薄膜的相图，分析了极化分量与外加电压的关系，讨论了多轴应变铁电薄膜中准静态铁电、介电和压电电滞回线的特性。通过氧离子的非线性表面屏蔽使得图与已知的图非常不同，应变钛酸钡薄膜。出乎意料的是，我们预测的铁电折返相的外观。得到的结果点上的可能性，以控制的外观和功能的铁电，介电和压电滞后在多轴FE膜覆盖的表面离子通过改变其浓度，通过氧分压。多轴FE膜的LGD-SH描述可以在贝叶斯优化框架内进一步实施，从而打开预测材料优化的途径。
2021-09-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
