Suppression of Magnetic Phase Separation in Epitaxial SrCoOx Films
采用脉冲激光沉积和独特的快速淬火方法，我们已经在SiTiO 3衬底上制备了SrCoOx外延薄膜。随着电化学氧化将氧含量从x = 2.75增加到3.0，膜倾向于有利于在同系SrCoO（3-n/8）（n = 0，1，2）的体样品中看到的离散磁相。与体样品不同，200 nm厚的膜在整个氧化循环中保持单相。300 nm的薄膜在脱氧过程中可以同时显示两个相。这些结果归因于有限厚度效应，并意味着形成大于约300 nm的有序区域。
2013-03-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Revisiting the zero-temperature phase diagram of stoichiometric SrCoO3 with first-principles methods
通过使用基于密度泛函理论的第一性原理方法，我们重新审视了化学计量SrCoO 3的零温相图，SrCoO 3是一种铁磁金属钙钛矿，随着其氧含量的降低，其结构、电子和磁性都发生了显著的变化。我们考虑了体和外延薄膜的几何形状。在块体情况下，我们发现，具有适度的Jahn-Teller扭曲和c/a比为~1/sqrt{2}的四重态P4/mbm相被一致地预测为具有比迄今为止假设的基态立方Pm-3 m相更低的能量。在薄膜中，我们发现两个相变发生在压缩和拉伸外延应变。然而，与以前的理论预测相反，我们的结果表明：（i）由拉伸应变引起的相变是同构的，并且仅涉及磁自旋序的变化（即，不是金属到绝缘体的转变），以及（ii）由压缩应变引起的相变包括同时的结构、电子和磁自旋序变化，但是所需的外延应力太大（<-6%），以致于在实践中不可能观察到。我们的研究结果要求在低温下完全氧化的SrCoO 3样品中进行的晶体学分析的修订，以及以前的第一性原理研究。
2016-08-31 cond-mat.mtrl-sci
Robust ferromagnetism in highly strained SrCoO3 thin films
外延应变是控制过渡金属氧化物磁性和电子态的重要途径。然而，大的应变通常伴随着氧空位形成能的强烈降低，这阻碍了对其本征性质的直接操纵。在这里，使用后沉积臭氧退火方法，我们得到了一系列的氧化学计量比的SrCoO 3薄膜的拉伸应变高达3.0%。我们观察到一个强大的铁磁基态在所有应变薄膜，而有趣的是，随着拉伸应变的增加，拉伸应变触发了一个明显的金属到绝缘体的转变。因此，持续的铁磁态跨越电过渡表明，磁性状态是直接相关的本地化的电子，而不是巡回的，然后要求进一步调查的内在机制，这种磁性化合物超越双交换机制。
2020-04-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Leakage-free electrolytes with different conductivity for non-volatile memory device utilizing insulator/metal ferromagnet transition of SrCoOx
采用不同电导率的无漏液电解质作为栅绝缘层，研究了薄膜晶体管结构SrCoOx基非挥发性存储器的电化学开关特性.我们首先检查了无泄漏的水，其结合在具有纳米多孔结构（CAN）的非晶（α-）12 CaO 7Al 2 O3膜中，但是SrCoOx层的电化学氧化/还原需要施加高达20 V的高栅极电压（Vg）持续非常长的保留时间（t）40分钟，主要是由于低S（2.0 × 10-8 S cm-1，室温）的无泄漏水。然后，我们控制无泄漏电解质的s，渗透到具有纳米柱阵列结构的a-NaxTaO 3膜中，通过改变x = 0.01-1.0，在RT下从8.0 x 10-8 S cm-1至2.5 x 10-6 S cm-1。结果，在小Vg =-3V下SrCoOx层的金属化所需的t随着a-NaxTaO 3无泄漏电解质的s的增加而变得短两个数量级。这些结果表明，与其他电化学过程相比，无泄漏电解液中的离子迁移是电化学开关的速率决定步骤，无泄漏电解液的高电导率是非挥发性SrCoOx基电磁相位开关器件发展的关键因素。
2017-06-01 cond-mat.mtrl-sci
Reversal of the lattice structure in SrCoOx epitaxial thin films studied by real-time optical spectroscopy and first-principles calculations
利用实时椭圆偏振光谱技术，我们直接观察到了SrCoOx（x = 2.5 - 3）外延薄膜的可逆晶格和电子结构演化。在两种拓扑结构相，即钙钛矿SrCoO 2. 5和钙钛矿SrCoO 3中发现了非常不同的电子基态，其对氧含量x非常敏感。第一性原理计算证实了电子结构的实质性差异，包括金属-绝缘体转变，这源于Co价态和晶体结构的修改。更有趣的是，这两个阶段可以通过在大大降低的温度下改变环境压力来可逆地控制。我们的发现为理解多价过渡金属氧化物中独特的氧含量依赖性相变提供了一条重要途径。
2013-08-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Mixed spin states for robust ferromagnetism in strained SrCoO$_3$ thin films
针对应变SrCoO$_3$薄膜铁磁性跨金属-绝缘体转变仍保持的异常现象，本研究借助高分辨RIXS实验结合团簇计算，发现其基态为高低自旋混合构型，揭示了铁磁鲁棒性的起源，为关联氧化物磁基态研究和强铁磁体系设计提供了新依据。
2025-08-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Topotactic phase transformation of the brownmillerite SrCoO2.5 to the perovskite SrCoO3-δ
氧的化学计量比是决定过渡金属氧化物（TMO）物理性质的最重要因素之一。氧含量的微小分数变化，导致过渡金属的价态的变化，可以显著地改变材料的功能。特别地，具有混合价态的TMO在许多能源应用中引起了关注。先前的研究还表明，控制d带电子数和详细自旋构型的能力对于改善TMO的催化性能至关重要。在这种情况下，SrCoO $_{x}$（2.5 < x < 3.0）是一类理想的材料，这是由于存在两种结构上不同的拓扑相，即，褐钙钛矿SrCoO $_{2.5}$（BM-SCO）和钙钛矿SrCoO $_{3}$。特别是BM-SCO具有原子有序的一维空位通道，可以容纳额外的氧。此外，SrCoO $_{x}$表现出广泛的物理性质，这取决于氧的化学计量。由于SrCoOx在没有阳离子掺杂的情况下只有一个旋钮来控制Co的价态，因此它是研究价态依赖性物理性质的有吸引力的材料。然而，到目前为止，由于难以控制正确的氧化态，高质量单晶材料的生长还没有得到太多的研究。在这项工作中，我们报告的BM-SCO单晶薄膜SrTiO 3的脉冲激光外延生长。为了研究向钙钛矿型SrCoO $_{3-δ}$的拓扑相转变，一些样品随后在不同的氧压P（O $_{2}$）下原位退火。我们发现，在高P（O $_{2}$）（>几百托）后退火可以填充一些氧空位，伴随着电子，磁性和热电性能的系统演化。
2013-07-15 cond-mat.mtrl-sci
Band Alignment Tuning from Charge Transfer in Epitaxial SrIrO$_3$/SrCoO$_3$ Superlattices
本文结合DFT计算与分子束外延实验，揭示SrIrO3/SrCoO3超晶格界面处从Ir到Co的电荷转移机制，并通过XAS证实其稳定钙钛矿相、调控能带对齐，为设计定制磁电性质的氧化物异质结构提供了新途径。
2025-11-06 cond-mat.mtrl-sci
Noble-Metal-Assisted Fast Interfacial Oxygen Migration with Topotactic Phase Transition in Perovskite Oxides
过渡金属钙钛矿氧化物是一系列用于电子学、催化和能量转换过程的功能材料体系，其中氧的迁移和析出起着关键作用。然而，稳定的金属-氧（M-O）键形成抑制离子扩散的大的能垒。因此，寻求有效和简便的方法来加速氧动力学已成为一个重要的问题。在这里，贵金属（Pt，Ag）和钙钛矿氧化物（SrCoO 3-δ）之间的相互作用（界面电荷转移和合作键合）被用来削弱（M-O）键，降低氧迁移的能垒。作为氧泵的贵金属层可以从氧化物膜中连续地提取氧到大气中。从钙钛矿（SrCoO_3）到钙钛矿（SrCoO_（2.5））的拓扑相变温度从200 K显著降低到室温。此外，这种方法也可以适用于SrFeO 3的类似topotactic相还原适度的热激活。这一发现为实现钙钛矿氧化物中氧的快速迁移提供了一条有希望的通用途径，在低温电极和高活性催化界面方面具有重要的应用前景。
2021-11-01 cond-mat.mtrl-sci
Strain Control of Oxygen Vacancies in Epitaxial Strontium Cobaltite Films
操纵氧阴离子缺陷而不是复杂氧化物中的金属阳离子的能力可以促进创造对新兴能源和设备技术至关重要的新功能。然而，在降低的温度下激活氧的困难阻碍了对重要缺陷、氧空位的有意控制。在这里，锶钴酸盐（SrCoOx）被用来证明，即使在高度氧化的环境下和在低至300 ℃的退火温度下，外延应变也是操纵氧空位浓度的有力工具。通过施加小的双轴拉伸应变（2%），氧活化能势垒降低约30%，在通常会完全氧化未应变的钴矿的条件下导致可调的缺氧稳态。这些应变引起的氧化学计量的变化驱动钴酸盐从铁磁金属朝向反铁磁绝缘体。将氧空位浓度与其对操作环境的典型依赖性解耦的能力对于有效地设计具有特定氧化学计量的氧化物材料是有用的。
2016-02-13 cond-mat.mtrl-sci
Strain distribution and thermal strain relaxation in MOVPE grown hBN films on sapphire substrates
近来，六方氮化硼（hBN）层作为用于2D堆叠装置的理想衬底已经产生了很多兴趣。采用金属有机物气相外延技术，通过流量调制方案，生长了不同厚度的蓝宝石支撑的hBN薄膜。虽然这些相对大尺寸的薄膜是设计实际器件的潜在候选者，但它们表现出扭曲。褶皱的形成是膜中应变分布的关键特征。拉曼成像已被用来研究这些褶皱的hBN薄膜中的残余应变分布。已经观察到随着层厚度的增加，膜中的总体压缩应变增加。为了发现是否可以通过热处理去除薄膜中的残余晶格应变，对这些薄膜进行了温度依赖的拉曼测量。研究表明，应变演化的热速率在较低的厚度的膜比在较厚的膜更高。这一观察结果进一步提供了一个可能的解释应变的变化，在生长的薄膜。已提出了一个经验关系估计的残余应变从薄膜的形态。我们还表明，残余应变可以部分释放的薄膜的分层。
2019-07-12 cond-mat.mtrl-sci
Morphological instability, evolution, and scaling in strained epitaxial films: An amplitude equation analysis of the phase field crystal model
应变外延膜的形态学性质的研究通过一个介观的方法开发，将薄膜的晶体结构和标准的连续理论。膜表面轮廓和性质，如表面能，液-固相容性间隙和界面厚度，被确定为失配应变和膜弹性模量的函数。我们分析了应力驱动的膜表面形态的不稳定性，导致应变岛的形成。我们发现了一个普遍的岛的大小和失配应变之间的比例关系，这表明了一个交叉从著名的连续弹性结果在弱应变的行为由一个“完美的”晶格弛豫条件。交叉发生的应变被证明是一个功能的液-固界面厚度，并观察到拉伸和压缩应变之间的不对称性。膜的不稳定性被发现是伴随着模式耦合的复杂振幅的表面形态的轮廓，与应变膜的结晶性质，但在传统的连续理论缺席的一个因素。
2010-03-12 cond-mat.mtrl-sci
Strained substrates, composition inhomogeneities, grain shape and the agglomeration of germanosilicide thin films
锗硅化物薄膜与硅化物和锗化物有很大的不同。锗成分是不均匀的，晶粒具有不同的形状，并且衬底通常是应变的。这影响了晶界开槽，有利于锗硅化物膜的团聚。我们的热力学模型表明，锗硅化物薄膜上形成的应变衬底上的平衡锗成分是不均匀的，这些薄膜更容易团聚比那些形成在松弛的衬底上，与实验一致。颗粒形状也会影响团聚：多边形薄膜，如锗硅化物，比圆形颗粒的薄膜（硅化物，锗化物）更容易团聚。
2006-01-15 cond-mat.mtrl-sci
Strain and thickness effects on magnetocrystalline anisotropy of CoFe(011) films
研究了CoFe（011）薄膜的MCA随应变强度和薄膜厚度的变化。结果表明，垂直磁晶各向异性（MCA）能（EMCA）随xy面晶格常数的压缩而增强，而面内MCA因xy面的拉伸应变而成为易轴。电子结构特征可以解释EMCA行为的原因。
2019-06-21 cond-mat.mtrl-sci
Tuning magnetic and optical properties through strain in epitaxial LaCrO3 thin films
研究了外延应变对钙钛矿型LaCrO_3（LCO）单晶薄膜磁性和光学性质的影响。采用脉冲激光沉积法在合适的衬底上生长LCO薄膜，施加不同的应变状态。实验和理论相结合的方法来证明晶格应变和功能特性之间的直接相关性。磁化结果表明，晶格各向异性对LCO薄膜的磁行为起着决定性的作用。薄膜晶格中的应变诱导四方性强烈影响LCO的光学跃迁和电荷转移带隙。这项研究开辟了新的可能性，定制LCO和相关材料的功能特性的应变工程在外延生长。
2021-05-06 cond-mat.mtrl-sci
Giant Magnetoelectric Effect via Strain-Induced Spin-Reorientation Transitions in Ferromagnetic Films
理论分析表明，在铁磁/铁电外延系统中，通过在衬底上施加电场引起的磁化旋转，可以获得超过10 ^-6 s/m的巨磁电磁化率。预测的磁电异常的结果从应变驱动的自旋重取向转变的铁磁薄膜，发生在实验上可访问的失配应变CoFe2O4和Ni膜。
2008-04-29 cond-mat.mtrl-sci
The origin and properties of the wetting layer and early evolution of epitaxially strained thin films
我们发现，在外延应变薄膜，随着晶格失配应变的增加而减少的润湿层出现由于非线性弹性自由能随膜厚的变化。我们计算了如何以及在什么厚度的平膜变得不稳定的各向同性和各向异性的表面张力膜的不同大小的扰动。我们发现，各向异性的表面张力引起的亚稳扩大润湿层。扰动振幅需要不稳定的润湿层随着晶格失配的增加而减少。我们还研究了外延应变膜的早期演化。我们发现薄膜的生长依赖于材料沉积的方式。在一个平坦的薄膜中的微扰的增长被发现服从鲁棒的标度关系。这些标度关系对于各向同性和各向异性表面张力是不同的。
2002-01-15 cond-mat.mtrl-sci
Misfit Strain Induced Giant Magnetoelectric Coupling in Thin Ferroic Films
我们发现，失配应变源于薄膜-衬底晶格失配强烈增加的二次磁电耦合的值。巨磁电耦合、尺寸效应和失配应变导致铁性薄膜相图在零外磁场和电场下发生强烈变化，特别是在压或拉失配应变下，反铁磁相转变为铁磁或亚铁磁相，以及厚度诱导的顺磁或顺电相的出现。铁电-反铁磁薄膜的铁磁性和磁电耦合的增加与实验数据一致，为铁电薄膜的磁和电性能的定制开辟了道路。
2008-08-02 cond-mat.mtrl-sci
Strain-induced ferromagnetism in antiferromagnetic LuMnO3 thin films
单相和应变LuMnO 3薄膜显示共存的铁磁和反铁磁秩序。大磁矩铁磁性（约。1 μ B），这是不存在的散装样品，显示出磁矩分布，是在高应变衬底膜界面的峰值。我们进一步表明，应变诱导的铁磁性和反铁磁顺序耦合通过交换场，因此表明应变稀土锰氧化物薄膜作为新的多功能设备的有前途的候选系统。
2013-04-26 cond-mat.mtrl-sci
Separation of the strain and finite size effect on the ferromagnetic properties of La_{0.5}Sr_{0.5}CoO_3 thin films
研究了外延$_{0.5}$-$_{0.5}$薄膜的铁磁性质。磁转变受应变和有限厚度的影响。我们已经使用了一系列不同厚度的薄膜，并在不同的基板上，以定量地确定居里温度的变化，由每种效果。T $_C$与面内应变的相图表明，铁磁转变温度被拉伸应变抑制，而被压缩应变提高。分离应变和有限厚度效应的一般方法应适用于薄膜中的任何有序相变。
2007-08-29 cond-mat.mtrl-sci
Dielectric properties of strained NiO thin films
在10 ~ 300 K温度范围内，研究了脉冲激光沉积NiO薄膜的介电性能与应变的关系。高于150 K，空间电荷极化的NiO薄膜的介电常数的贡献成为主导和更多的缺陷膜，这是在低温下生长的介电常数显示出一个急剧增加，室温。而在高温下生长的原子有序薄膜在10 ~ 300 K范围内的介电常数没有明显的变化。在100 K以下，应变对介电常数的影响变得明显.在应变膜中观察到介电常数的增加，而松弛膜没有显示出任何显着的偏离其体值。NiO薄膜的低温介电行为可以从应变对岩盐二元氧化物晶格动力学的影响来解释。
2019-04-29 cond-mat.mtrl-sci
Multiple strain-induced phase transitions in LaNiO3 thin films
利用Raman散射和第一性原理模拟研究了在不同单晶衬底上生长的LaNiO 3外延薄膜的应变效应。新的拉曼模式，不存在于散装或完全放松的薄膜，出现在压缩和拉伸应变，表明对称性降低。有趣的是，拉伸和压缩应变膜的拉曼光谱和潜在的晶体对称性是不同的。广泛的映射的LaNiO 3相稳定性的模拟解决，表明各种晶相确实是稳定的应变下，可能会影响电子轨道层次。计算的拉曼频率再现的实验光谱的主要特征，支持模拟预测的多个应变驱动的结构转变的有效性。
2016-03-02 cond-mat.mtrl-sci
Breaking crystalline symmetry of epitaxial SnTe films by strain
SnTe属于最近发现的拓扑晶体绝缘体类别。在这里，我们研究了线缺陷的形成，打破晶体对称性的应变在薄SnTe膜。采用分子束外延技术在晶格和热膨胀系数失配的CdTe衬底上生长了应变SnTe（111）薄膜。为了分析SnTe薄膜的结构特性，我们应用{ \em in situ}反射高能电子衍射，X射线反射计，高分辨率X射线衍射，倒易空间映射，和扫描隧道显微镜。这种全面的分析方法揭示了孪晶结构，拉伸应变，双层表面台阶和位错线缺陷形成高度有序的位错网络的厚膜与局部应变高达31\%，打破平移晶体对称性。
2018-11-30 cond-mat.mtrl-sci
Crafting the strain state in epitaxial thin films: A case study of CoFe2O4 films on Pb(Mg,Nb)O3-PbTiO3
无论是从基础科学的角度还是从应用的角度，都已经广泛地研究了电和磁性质的应变依赖性。通过场致极化旋转（PRO）和极化重取向（PRE）在压电单晶中的机电耦合可以在薄膜/衬底外延异质结构中提供有效应变。然而，PRO和PRE的特定途径是一个复杂的热力学过程，取决于化学组成、温度、电场和机械负荷。本文系统地研究了不同初始相和取向结构的Pb（Mg，Nb）O_3-PbTiO_3单晶的场致相变随温度的变化。不同类型的应变，挥发性/非挥发性和双轴/单轴，已被测量的宏观和原位X射线衍射技术。此外，通过磁各向异性测量研究了外延Mn掺杂CoFe 2 O 4薄膜的应变状态，其中巨磁电耦合已被证明。
2014-07-26 cond-mat.mtrl-sci
Tensile strain induced changes in the optical spectra of SrTiO3 epitaxial thin films
以KTaO 3（100）单晶衬底上13 nm厚的SrTiO 3薄膜为例，研究了双轴拉伸应变对超薄外延薄膜光学功能和带边跃迁的影响。光学功能由椭圆偏振光谱技术测定。结果发现，拉伸应变的结果在低能量的带隙光学跃迁到更高的能量和降低在可见光区的折射率的移动。应变SrTiO 3薄膜和同质外延无应变SrTiO 3：Cr（0.01% at.）沉积在SrTiO 3（100）单晶衬底上的薄膜表明，这种变化与工艺缺陷或厚度减小无关。所观察到的效果是连接在最低的导电和顶部的价带，这是由于在拉伸应变诱导的超薄外延SrTiO 3膜的面内晶格常数和/或极性相的发病增加的变化。
2009-11-23 cond-mat.mtrl-sci
Film strains enhance the reversible cycling of intercalation electrodes
电池电极中化学机械降解的关键原因是它们在充电/放电循环期间经历突然的相变。这种相变伴随着晶格失配应变，晶格失配应变使微裂纹成核，诱导断裂，并且在极端情况下使插层电极非晶化。在这项工作中，我们提出了一种策略，以防止化学机械降解的嵌入电极：我们表明，通过工程合适的薄膜应变，我们可以调节薄膜嵌入电极的相变和规避大的体积变化。我们使用理论和实验的结合来测试这种策略：我们首先分析得出薄膜应变对薄膜插层电极的电化学响应的影响，然后将我们的分析模型应用于一个有代表性的例子（具有多个相变的LixV 2 O 5）。然后我们用实验来检验我们的理论预测。具体来说，我们电化学循环薄膜V2 O 5电极与不同的膜应变和测量它们的结构，电压和应力响应。我们的研究结果表明，拉伸膜应变降低了薄膜V2 O 5电极中相变的电压，并促进其在更宽的电压窗口内的可逆循环，而不会发生化学机械降解。这些结果表明，薄膜应变工程是一种替代的方法，以防止化学机械降解嵌入电极。除了薄膜电极之外，我们的研究结果也适用于研究基于颗粒的电极和阴极颗粒上形成的薄表面层中的应力诱导相变。
2021-06-15 cond-mat.mtrl-sci
Loss of anisotropy in strained ultrathin epitaxial L10 Mn-Ga films
在本工作中，我们研究了应变对室温下Mn-Ga薄膜磁性能的影响。在Cr缓冲MgO（001）衬底上生长了两种不同的Mn-Ga组分，其中一种还掺杂了Co。厚度低于12 nm的膜是高度应变的，并且观察到c/a与厚度的比率取决于组成。使用c/a作为序参量的PMA被证明是急剧减少，随着应变的增加。当推广和缩小从> 20 nm的薄膜获得的结果时，应考虑这些发现。此外，已经表明，可以通过引入额外的Pt缓冲层来降低应变，从而对于低至6 nm的厚度保持高PMA。
2013-06-14 cond-mat.mtrl-sci
First-principles modeling of strain in perovskite ferroelectric thin films
我们回顾了第一性原理计算在理解衬底施加的失配应变对外延生长的钙钛矿铁电薄膜的影响中所起的作用。我们这样做，通过分析的情况下，钛酸钡$_3$，补充我们以前的出版物在这个问题上的未发表的数据，以帮助详细解释这些计算是如何完成的。我们还回顾了文献中其他钙钛矿铁电薄膜材料的类似研究。
2008-01-26 cond-mat.mtrl-sci
Giant Strain Tunability in Polycrystalline Ceramic Films via Helium Implantation
针对多晶陶瓷薄膜因应变易开裂导致应变工程调控功能性能受限的问题，本文提出氦注入技术，可在多晶BiFeO3薄膜中实现高达3.2%的晶格参数膨胀且无裂纹，为多晶材料的应变工程提供了经济高效的新方法。
2025-01-23 cond-mat.mtrl-sci
Strain release of (La,Ca)MnO3 thin films by YBa2Cu3O7-d
在SrTiO_3（100）（STO）单晶衬底上，以YBa_2Cu_3 O_（7-d）（YBCO）为模板层和未作模板层，用化学气相沉积法制备了不同厚度的La_（1-x）Ca_xMnO_3（x = 0.3; LCMO）薄膜。研究了薄膜的电磁性能和微观结构。在面外晶格参数和金属-绝缘体转变温度的明显差异表明，YBCO缓冲层是非常有效的松弛的LCMO薄膜的应变，这是很难释放在LCMO薄膜直接沉积在STO。使用这样的缓冲层用于应变释放可以证明是相当通用的工具。
2001-02-02 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectricity and strain effects in orthorhombic YMnO3 thin films
本文报道了反铁磁斜方晶YMnO_3外延[001]和[100]织构薄膜的介电性质及其在外延压应变下的变化。研究发现，在外加磁场作用下，弱应变YMnO 3薄膜的极化沿c轴方向可转换90度。当减小膜厚和增加外延应变时，铁电有序逐渐被抑制。结构，介电和磁性数据的分析表明，铁电性的抑制，当减少厚度是伴随着一个放大的比例a/b的正交结构的面内单元参数和净磁化的外观。所有结果都可以用正交晶系锰氧化物的多铁性相图来描述。
2010-12-14 cond-mat.mtrl-sci
Effect of Epitaxial Strain on Phase Separation in Thin Films
我们研究了外延应变e对合金薄膜失稳的影响。由于合金膜开始与一个强加的应变，相分离提供了一个机制，以减轻它，但只有当膜是弹性不均匀的。我们用Cahn-Hilliard模型模拟了弹性模量与组成的关系，结果表明，当（ey/η）> 0时，外加应变增加了相分离的驱动力，减小了最大生长波长，并扩展了相图中的相干旋节线。此外，当（ey/η）> 0.372时，它甚至扩展到化学旋节线之外。相分离产生具有（不具有）有利的施加应变的弹性较软（较硬）相的岛。这些结果与Si和Ge衬底上GeSi薄膜以及GaAs衬底上InGaAs薄膜的实验结果一致。
2013-10-22 cond-mat.mtrl-sci
Uniaxial Néel Vector Control in Perovskite Oxide Thin Films by Anisotropic Strain Engineering
反铁磁薄膜通常表现出多畴状态，并且反铁磁Néel矢量的控制是具有挑战性的，因为反铁磁材料对磁扰动是鲁棒的。通过对典型的反铁磁材料LaFeO 3外延薄膜的各向异性面内应变工程的依赖，证明了单轴Néel矢量控制。正交（011）和（101）取向的DyScO3、GdScO3和NdGaO3衬底用于设计不同的各向异性面内应变状态。各向异性的面内应变稳定了单畴单斜LaFeO 3薄膜的结构。单轴Néel矢量沿着拉应变b轴，与块状LaFeO 3沿着较短的a轴具有Néel矢量相反，并且没有发现磁畴。因此，各向异性应变工程是设计独特功能响应的可行工具，进一步使反铁磁材料能够用于介观器件技术。
2020-11-24 cond-mat.mtrl-sci
The effect of chemical disorder on the magnetic anisotropy of strained Fe-Co films
应变Fe-Co薄膜具有很强的磁晶各向异性，因此在磁存储材料方面具有潜在的应用前景。在这里，我们通过密度泛函（DF）计算表明，化学顺序可以显着提高MCA。我们还研究了弛豫垂直于所施加的应变的效果，并评估作为Co浓度和衬底晶格参数的函数的应变能。在此基础上，提出了制备大垂直各向异性薄膜的有利途径。
2011-03-28 cond-mat.mtrl-sci
Strain-induced increase of dielectric constant in EuO thin film
近年来，高应变一氧化铕作为一种强铁电-铁磁材料，应用于下一代存储器件，其晶格动力学研究引起了固态电子学的极大关注。研究了10 ~ 200 K温度范围内拉伸应变对脉冲激光沉积EuO薄膜介电性能的影响。当薄膜厚度减小到8 nm时，观察到近3%的面外晶格压缩，这可能是由于薄膜和LaAlO 3衬底之间的晶格失配引起的.薄膜的电容和损耗因子的温度和频率依赖性揭示了在100 K以下电子和离子极化的主导作用。在应变膜上制作的叉指电容器显示出几乎50%的电容增加相比，放松的，这对应于一个相当大的增加的介电常数引起的面内拉伸应变。根据Lyddane-Sachs-Teller关系，由于拉伸应变，EuO晶格的面内极化横声子模的软化可能对这种行为有主要贡献。
2019-08-30 cond-mat.mtrl-sci
Tailoring Lattice Strain and Ferroelectric Polarization of Epitaxial BaTiO3 Thin Films on Si(001)
采用脉冲激光沉积法制备了具有大极化的BaTiO_3铁电薄膜。在约300 ℃宽的衬底温度范围内获得高质量的c取向外延膜。沉积温度严重影响生长动力学和热力学平衡，导致在钛酸钡极轴的应变，这可以超过2%的膜厚超过100 nm的高影响。铁电极化与应变成比例，因此沉积温度可以用作定制铁电极化的有效工具。所开发的策略克服了基于衬底选择的传统应变工程方法的主要局限性：它可以应用于包括Si（001）和钙钛矿的特定衬底上的膜，并且它不限于双晶膜。
2018-01-24 cond-mat.mtrl-sci
Microstructure of strained La2CuO4+delta thin films on varied sub-strates
采用原子-层-层分子束外延技术在SrTiO 3（STO）和LaSrAl O 4（LSAO）衬底上外延生长了层状钙钛矿结构的La 2 CuO 4 +delta（LCO）薄膜。用透射电子显微镜和电子能量损失谱研究了薄膜中的晶格缺陷和残余应变。LCO薄膜表现出高的外延质量与平坦的界面和顶面。在<010>所有LCO薄膜中，分别在薄膜/衬底界面处或界面附近和薄膜中观察到具有Burgers矢量a的失配位错和剪切缺陷。在一个LCO膜中，在最高温度700 ℃下在STO上生长，是两层结构。通过电子能量损失谱和电子衍射相结合的方法确定了顶层为菱面体LaCuO 2。此外，堆垛层错中观察到的STO衬底上生长的一个LCO膜的平面图显微照片。残余应变进行了评价，从膜/基板界面处的失配位错的间距和分裂电子衍射图案。根据观察到的缺陷，讨论了应变弛豫的可能机制。
2006-12-05 cond-mat.mtrl-sci
Structural control of magnetic anisotropy in a strain driven multiferroic EuTiO3 thin film
八面体畸变在设计由钙钛矿氧化物组成的异质结构的物理性质中起着关键作用。我们在（110）o DyScO 3衬底上外延生长的应变激活的多铁性EuTiO 3薄膜中观察到了强的面内单轴磁各向异性。第一性原理计算表明，磁各向异性与薄膜的单轴TiO6八面体倾斜和铁电极化密切相关，表明应变工程多铁性系统中存在潜在的强磁电耦合.
2013-09-12 cond-mat.mtrl-sci
First principles calculation of uniaxial magnetic anisotropy and magnetostriction in strained CMR films
采用第一性原理相对论全势线性缀加平面波方法对应变四元铁磁La（Ba）MnO $_3$进行了理论计算，实验结构为生长在SrTiO $_3$ [001]和LaAlO $_3$ [001]衬底上的应变四元La $_{0.67}$ Ca $_{0.33}$ MnO $_3$（LCMO）薄膜.计算的单轴磁各向异性能（MAE）值，在很好的定量与实验的SrTiO $_3$衬底上的LCMO薄膜。我们还分析了线性磁弹性理论对描述磁弹性效应的应变依赖性的适用性，并估算了磁致伸缩系数$λ_{001}$。
1999-04-01 cond-mat.mtrl-sci
Nanoscale domains in strained epitaxial BiFeO3 thin Films on LaSrAlO4 Substrate
采用脉冲激光沉积法在（001）LaSrAlO 4单晶衬底上外延生长了不同厚度的BiFeO 3薄膜。高分辨率的X射线衍射测量表明，一个四方形的相与c-晶格常数~4.65 <$A是稳定的一个大的失配应变。此外，在约50 nm及以上的膜厚度下，还检测到c晶格常数为约3.99 μ m的类菱形相，以减轻大的失配应变。面内压电力显微镜研究显示出清晰的信号和四方形区域的自组装纳米级条纹畴结构。这些研究结果表明，在BiFeO 3薄膜进行大的压缩应变的纳米级域图案的复杂的图片。
2011-01-07 cond-mat.mtrl-sci
Nucleation and strain-stabilization during organic semiconductor thin film deposition
有机半导体薄膜溶液沉积过程中的成核机制决定了晶粒的形貌，并在某些情况下可能影响晶体的堆积。本文利用反射式原位光学显微镜研究了6，13-双（三异丙基硅乙炔基）并五苯薄膜的生长机理和热稳定性。结果表明，薄膜在转变为固态薄膜之前是在过饱和状态下形成的。从过饱和区的光谱测量推断出结晶过程中亚临界核对应的分子聚集体。无应变固体薄膜由于结晶堆积的连续热驱动变化而表现出光学吸收峰的温度依赖性蓝移。当结晶膜冷却到环境温度时，它们变得应变，尽管观察到较厚膜的破裂，这允许应变部分地松弛。在临界厚度以下，没有观察到开裂，并且掠入射X射线衍射测量证实，最薄的膜被约束到与它们沉积时的温度相对应的晶格常数。光谱学结果表明，I型（室温相）和II型（高温相）之间的转变温度取决于膜厚度，并且I型也可以在高达135 $^\circ$ C下应变稳定。
2016-07-31 cond-mat.mtrl-sci
Strong enhancement of direct magnetoelectric effect in strained ferroelectric-ferromagnetic thin-film heterostructures
本文用非线性热力学理论描述了铁电薄膜在铁磁衬底上加磁场时，由于极化变化而产生的直接磁电效应。它示出的ME响应强烈地依赖于膜的初始应变状态。的ME极化系数的异质结构，包括Terfenol-D基板和压缩应变锆钛酸铅（PZT）薄膜，稳定在平面外的极化状态，被发现是可比的散装PZT/Terfenol-D层压复合材料。同时，ME电压系数达到50 V/（cm Oe）的巨大值，这大大超过了所观察到的块状复合材料的最大静态ME系数。这一显着的特点是解释了一个有利的组合相当大的应变敏感性的极化和低的电容率在压缩应变PZT薄膜。该理论还预测，在不同的铁电相之间的应变诱导的转变的ME系数进一步急剧增加。
2009-03-17 cond-mat.mtrl-sci
Strain control of the metal-insulator transition in epitaxial SrCrO$_{3}$ thin films
在钙钛矿氧化物SrCrO $_{3}$中，晶体结构、应变和轨道有序之间的相互作用使得能够在某些条件下从金属电子结构转变为绝缘电子结构。我们确定了一个狭窄的氧分压窗口，在该窗口中，可以使用射频（RF）离轴磁控溅射在三种不同的衬底上生长高应变SrCrO $_{3}$薄膜，（LaAlO $_{3}$）$_{0.3}$ -（Sr $_{2}$ TaAlO $_{6}$）$_{0.7}$（LSAT），SrTiO $_{3}$（STO）和DyScO $_{3}$（DSO）。X射线衍射和原子力显微镜证实了薄膜的质量，并证明了由衬底诱导的应变驱动的金属-绝缘体转变。
2021-04-06 cond-mat.mtrl-sci
Strain gradient induced electric polarization in alpha-phase polyvinylidene fluoride films under bending conditions
研究了α相聚偏氟乙烯（PVDF）薄膜在弯曲条件下的弹性应变梯度与感应电极化的强度之间的关系。我们的实验研究表明，挠曲电极化与应变梯度成线性比例，相应的直接挠曲电响应很强。有理由相信，在聚合物和固体聚合物中的挠曲电效应背后的物理机制是不同的。
2011-09-19 cond-mat.mtrl-sci
Nonlinear effects for island coarsening and stabilization during strained film heteroepitaxy
通过连续弹性模型和控制薄膜形貌的非线性动力学方程，研究了异质外延薄膜中三维应变岛或量子点的非线性演化。岛阵列演化的所有三个制度的识别和检查，包括在早期阶段的膜不稳定制度，在中间时间的非线性粗化制度，和交叉到饱和渐近状态，详细的行为取决于膜-基板失配应变，但不定性的有限系统尺寸。在较小的失配应变下，对应于形成稳定但无序的应变量子点阵列的岛稳定和饱和现象发生在较晚的时间。它被发现是由膜-基润湿相互作用的强度，这将限制谷-峰质量输运，从而岛的高度的增长，也决定了表面岛和高阶应变能的岛屿之间的弹性相互作用的效果在演化后期阶段。结果进行了比较，以前的实验和理论研究量子点粗化和饱和。
2012-09-24 cond-mat.mtrl-sci
Study of strain effect on in-plane polarization in epitaxial BiFeO3 thin films using planar electrodes
外延应变是决定钙钛矿型铁电氧化物薄膜物理性能的重要因素。然而，它是非常具有挑战性的直接测量性能，如极化在应变膜使用传统的三明治电容器设备，因为高的泄漏电流。我们采用了一个平面电极装置，沿不同的电场方向的电极之间具有不同的晶体取向，直接测量全应变薄膜的面内极化-电场（P-E）磁滞回线。在高失配应变（例如-4.4%）下，获得纯Tetrogonal类相，并且其偏振矢量被约束在具有显著大的面内分量（~44 μC/cm 2）的（010）平面中。第一性原理计算是并行进行的，并提供了一个很好的协议与实验结果。我们的研究结果铺平了道路，设计基于T型BFO的面内器件，这里提出的策略可以扩展到研究所有其他类似的应变多铁性薄膜。
2012-10-15 cond-mat.mtrl-sci
Strain game revisited for complex oxide thin-films: Substrate-film thermal expansion mismatch in PbTiO$_3$
材料性质，特别是钙钛矿氧化物的性质，对外延应变的敏感性已经被利用，以极大地有利于创造具有新的或增强的性质的材料。虽然已经肯定地认识到，体材料和衬底材料的热膨胀系数的失配将有助于失配应变，但是这种贡献对于铁电钙钛矿薄膜的意义尚未被系统地探索。我们利用第一性原理密度泛函理论，以PbTiO $_3$铁电薄膜为例，说明了忽略衬底的热膨胀（即，假设膜的面内晶格参数作为温度的函数保持大致恒定）导致铁电转变温度和结构趋势，这与热计算完全不同，适当地考虑了膨胀失配。我们的工作表明，一个失配应变定义为一个单一的数字的概念是特别不明确的PbTiO $_3$和邀请进一步研究之间的相互作用的热膨胀失配和结构和功能特性在其他薄膜材料。
2020-09-07 cond-mat.mtrl-sci
Ultrathin epitaxial ferroelectric films grown on compressive substrates: Competition between the surface and strain effects
利用平均场Landau型理论分析了生长在不同立方衬底上的外延铁电薄膜的极化特性，这些薄膜在薄膜平面内产生双轴压应力。通过外推长度的概念考虑了薄膜表面对自发极化的本征影响。该理论同时考虑了厚衬底对薄膜晶格施加的失配应变的影响。数值计算进行了PbTiO 3和BaTiO 3薄膜的表面层的极化减少的假设下。薄膜的平均偏振计算为膜厚，温度和失配应变的函数。结果表明，由于薄膜晶格的面内压缩，外延薄膜中的负本征尺寸效应减小。在室温下，平均极化的强烈降低可能只发生在薄膜（厚度~ 1 nm）。理论预测进行了比较与现有的实验数据上生长的SrRuO 3涂层SrTiO 3的钛酸钡薄膜的极化特性。
2001-11-12 cond-mat.mtrl-sci
Microstructure of epitaxial strained BiCrO3 thin films
用X射线衍射和透射电镜研究了室温下全应变BiCrO_3薄膜的结构和显微结构。有趣的是，三种结构变体同时稳定在膜内。虽然它们中的TXO与本体中的现有相一致-低于和高于420 K结构转变，但确定了不同的相。各种结构的存在已被归因于局部应变和氧的不均匀分布所产生的应变能在界面处的最小化。这些发现将为更好地理解Bi基钙钛矿和亚稳相开辟道路。
2010-05-05 cond-mat.mtrl-sci
The formation, ripening and stability of epitaxially strained island arrays
我们研究了晶格失配外延应变薄膜上共格岛的形成和演化。在具有各向异性表面张力的膜中形成刻面岛。在退火下，这些岛成熟，直到形成稳定的阵列，岛密度随膜厚度增加。在沉积下，岛状转变发生，这导致双峰岛尺寸分布。在具有各向同性表面张力的膜中，我们观察到在一定膜厚度以上的岛的连续成熟。在较薄的薄膜中发现了稳定的波状形貌。
2002-11-12 cond-mat.mtrl-sci
Strain engineering of the magnetic anisotropy and magnetic moment in NdFeO3 epitaxial thin films
应变工程是调节ABO 3钙钛矿氧化物薄膜的各种功能的有力手段。稀土正铁氧体RFeO 3材料，如NdFeO 3（NFO），由于其有趣的磁性以及它们的技术潜在应用，特别是作为薄膜，而引起了人们的极大兴趣。在这里，使用大量的互补和先进的技术，我们表明，NFO外延薄膜，成功地生长脉冲激光沉积（001）-SrTiO 3，显示出较强的磁各向异性低于临界厚度tc为54 nm，与对称性和域图案变化相关的结构修改的发生。通过改变拉伸失配应变通过降低膜厚度低于tc，在和面外磁化的幅度可以连续调谐，而它们的比率保持不变。此外，应变和弛豫薄膜表现出不同的低温磁性行为，表明应变诱导的结构状态影响磁相稳定性。
2022-06-30 cond-mat.mtrl-sci
Crossover from charge order to strain glass in phase separated manganite thin films: Impact of thermal cycling and substrate induced strain
在（110）取向的LaAlO 3和SrTiO 3衬底上沉积的La 1-x-yPryCaxMnO 3（x=0.42，y=0.40）薄膜（~140 nm）的磁性和磁输运性质表现出从高温反铁磁电荷有序绝缘体（AFM-COI）相（T>TN）到应变玻璃（T<Tg）的过渡。在中间温度（Tg<T<TN）下，具有突出的热磁阻滞后的动态液体在冷却循环中占主导地位，而在升温循环中，其之前是铁磁金属（FMM）相。驱动AFM-COI到FMM相变所需的磁场高于应变玻璃的磁场。不同磁区的磁电性质和温度跨度对热循环和衬底诱导应变敏感。
2014-08-13 cond-mat.mtrl-sci
Tuning oxygen vacancy diffusion through strain in SrTiO$_3$ thin films
了解在不同的外部刺激下的氧化物中的氧空位的扩散是至关重要的离子基电子器件的设计，提高催化性能等。在这篇手稿中，使用由AFM针尖产生的外部电场，我们得到了室温下的氧空位在薄膜中的扩散系数的SrTiO $_3$在压缩/拉伸外延应变。拉伸应变产生的扩散系数的大幅增加，促进通过膜的空位的流动性。此外，针尖偏压，脉冲时间，和温度上的局部浓度的空位的影响进行了研究。这些是在基于离子的忆阻器件中的非易失性状态的产生和稳定中的重要控制参数。我们的研究结果表明，在薄膜氧化物中的氧空位迁移的控制所发挥的关键作用的应变。
2018-07-03 cond-mat.mtrl-sci
Enhanced and Tunable Spin-Orbit Coupling in Tetragonally Strained Fe-Co-B Films
我们在Au_（55）Cu_（45）缓冲层上外延生长了20 nm厚的四方应变间隙Fe-Co-B合金薄膜。应变轴垂直于薄膜平面，相应的晶格常数c相对于面内晶格参数a增大。通过添加0、4和10at.%的间隙硼，我们能够在20 nm的Fe-Co膜中分别稳定具有1.013、1.034和1.02的不同c/a比的四角应变。利用铁磁共振（FMR）和X射线磁圆二色性（XMCD）研究发现，随着c/a比的增加，轨道磁矩增加，表明在较大的应变下自旋轨道耦合（SOC）增强.我们的研究结果表明，仔细掺杂的铁磁薄膜允许通过稳定各向异性应变状态来控制SOC。这些发现适用于自旋电子学应用的材料设计。讨论了B掺杂对Fe-Co薄膜微结构、磁性能和磁弛豫的影响。
2015-10-09 cond-mat.mtrl-sci
