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
Correlated Quantum Phenomena of Spin-Orbit Coupled Perovskite Oxide Heterostructures: Cases of SrRuO3 and SrIrO3-Based Artificial Superlattices
本综述探讨4d和5d氧化物超晶格中自旋-轨道耦合驱动的关联量子现象，涵盖结构调制、电子与磁性质，揭示超晶格设计如何催生新功能。
2023-12-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Melting of Polarization Vortices Crystals and Chiral Phase Transitions in Oxide Superlattices
用第二原理方法研究了（PbTiO $_3$）$_n$ /（SrTiO $_3$）$_n$超晶格中极化涡旋的平衡排列.我们发现，在低温下，极化涡组织在一个规则的安排，顺时针和逆时针方向的旋涡交替的位置，从而导致一个晶体状的结构，具有明确的手性。这种手性晶体在临界温度$T_\mathrm{M}$下熔化成手性液体，其中长程序丢失，但手性保留。在甚至更高的温度下，$T_\mathrm{C}$，发生第二个相变，在此极化涡旋的手性液体失去其旋向性。这两种相变都可以通过适当选择序参量来识别。
2022-03-07 cond-mat.mtrl-sci
Design of $n$- and $p$-type oxide thermoelectrics in LaNiO$_3$/SrTiO$_3(001)$ superlattices exploiting interface polarity
我们研究的结构，电子，输运，和热电性能的LaNiO $_3$ /SrTiO $_3(001)$超晶格包含无论是专门的$n$或$p$型接口或耦合接口的相反极性通过使用密度泛函理论计算与现场库仑排斥项。结果表明，在SrTiO $_3$超晶格部分诱导了明显的八面体倾斜。此外，在界面处的La-Sr距离和Ni-O面外键长表现出明显的变化约$7\,\%$的静电掺杂的符号。与大量研究的LaAlO $_3$ /SrTiO $_3$系统相反，界面处的电荷失配仅容纳在LaNiO $_3$层内，而界面极性导致能带偏移并在耦合超晶格内形成电场。电子结构的特征表明量子阱态的轨道选择性量子化。潜在的和约束引起的多带分裂的结果在复杂的圆柱形费米表面的嵌套，这取决于界面极性的趋势。热电响应的分析揭示了一个特别大的正塞贝克系数（$135~μ$ V/K）和高品质因数（$0.35$）的$p$型超晶格中的室温跨平面输运归因于SrTiO $_3$价带的参与。具有$n$ -或$p$ -型界面的超晶格显示出相反符号的交叉平面塞贝克系数，因此作为构建具有结构和电子兼容的$n$ -和$p$ -型氧化物热电体的基于氧化物的热电发电机的平台出现。
2017-02-13 cond-mat.mtrl-sci
Structural and electronic phenomena at oxyfluoride KTaO$_3$/K$M$F$_3$ ($M$ = Zn and Ni) superlattices: Rashba splitting and 2DEG
在这里，我们提出了两种不同的氧化物/氟化物钙钛矿超晶格，KTaO $_3$ /KZnF $_3$和KTaO $_3$ /KNiF $_3$的结构和电子自由度的理论分析。利用第一性原理计算，我们发现了二维电子（2DEG）和空穴（2DHG）气体的出现，它们是不同原始材料层数的函数。我们证明了KTO/K $M$ F超晶格的声子动力学在这些效应的出现中起着至关重要的作用。此外，我们的结果揭示了与另一种氧化物/氧化物对应物相比，这些界面处存在相当大的Rashba型自旋分裂。
2019-09-04 cond-mat.mtrl-sci
Scanning tunneling microscopy and kinetic Monte Carlo investigation of Cesium superlattices on Ag(111)
用低温扫描隧道显微镜对铯在Ag（111）表面的吸附结构进行了表征。在低覆盖率下，个别Cs原子的原子分辨率偶尔会在梯田上的六边形有序吸附物膜的区域中受到抑制。靠近台阶边缘的Cs原子沿台阶边缘方向呈现为细长的突起。在较高的覆盖率，原子分辨六方晶格的Cs超结构观察。动力学蒙特卡罗模拟模型观察到的吸附质结构的定性水平。
2008-10-15 cond-mat.mtrl-sci
Emergent electric field control of phase transformation in oxide superlattices
电场可以改变材料的结构和性质，从而实现从电池到自旋电子学的各种应用。近年来，电解门控技术被认为是实现电场控制相变的有效手段，它可以产生大电场和电压驱动的离子转移。过渡金属氧化物（TMO）类提供了许多在电解选通下呈现强响应的潜在候选物。然而，很少有在室温下显示可逆的结构转变。在这里，我们报告实现了一个数字合成的TMO，显示了一个可逆的，电场控制的不同晶相之间的转换在室温下。在超晶格组成的交替一个单晶胞的SrIrO3和La0.2Sr0.8MnO3，我们发现一个可逆的相变与7%的晶格变化和戏剧性的调制的化学，电子，磁性和光学性质，介导的氧和氢离子的可逆转移。引人注目的是，这种相变是不存在的组成氧化物，固溶体和较大的周期超晶格。我们的发现为电压控制功能开辟了一类新的材料。
2020-02-25 cond-mat.mtrl-sci
Deterministic fabrication of large-area, high-crystallinity oxide moire superlattices
North Carolina State University（北卡罗来纳州立大学）；Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）；Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室）；Duke University（杜克大学）
提出一种可扩展的制备策略，通过精确控制扭转角（低至0.1度）实现大面积、高结晶度氧化物莫尔超晶格，并揭示其结构重构与铁电畴调控机制。
2026-05-28 cond-mat.mtrl-sci
Oscillatory Non-collinear Magnetism Induced by Interfacial Charge Transfer in Metallic Oxide Superlattices
相关复合氧化物之间的界面是实现新形式的磁性的有前途的途径，这些磁性是由于电荷转移、邻近效应和局部对称性破坏而产生的。本文报道了在铁磁金属氧化物La_（2/3）Sr_（1/3）MnO_3（LSMO）和相关金属LaNiO_3（LNO）超晶格中发现的非共线磁结构。LSMO层之间的交换相互作用由中间LNO介导，使得相邻LSMO层的磁化之间的角度随着LNO层的厚度以振荡方式变化。非共线结构的磁场、温度和间隔物厚度依赖性与用于模拟常规金属多层膜中的磁结构的双线性和双二次相互作用不一致。一个模型，耦合的LSMO层的螺旋自旋状态内的LNO符合所观察到的行为。我们建议，自旋螺旋的结果从LNO和界面电荷转移，创建本地化的Ni 2+状态的空间变化的自旋磁化率之间的相互作用。这为在金属氧化物异质结构中设计非共线自旋织构提供了一种新的方法，该方法可以在基于自旋和电荷输运的器件中利用。
2014-11-17 cond-mat.mtrl-sci
Airy-function electron localization in the oxide superlattices
氧化物超晶格和微结构有望创造出具有前所未有功能的新型器件。最近制造的晶格匹配的钙钛矿钛酸盐（SrTiO 3）n/（LaTiO 3）m的超晶格的密度泛函研究揭示了一个经典的楔形电位起源于一个带电的La原子片的库仑电位。电势反过来限制了薄片附近的电子，导致电子态的Airy函数局部化。磁性被抑制的结构与一个单一的LaTiO 3单层，而体反铁磁性恢复在结构与较厚的LaTiO 3，与一个狭窄的过渡区分离的磁性LaTiO 3和非磁性SrTiO 3。
2004-09-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Inducing $n$- and $p$-type thermoelectricity in oxide superlattices by strain tuning of orbital-selective transport resonances
通过结合第一性原理模拟，包括现场库仑排斥项和玻尔兹曼理论，我们演示了如何量子限制和外延应变的相互作用允许选择性地设计$n$和$p$型热电响应（LaNiO $_3$）$_3$ /（LaAlO $_3$）$_1(001)$超晶格。特别地，从$-4.9$到$+2.9\%$的不同应变调谐在从$-6$到$+3\%$的界面处的Ni轨道极化。这是由Ni $3d_{x^2-y^2}$ -和$3d_{z^2}$ -衍生的量子阱状态之间的电子重新分布引起的，所述量子阱状态对应变的响应不同。由于这种电荷转移，出现的跨平面传输共振的位置可以相对于费米能量进行调谐。对于中等值的$1.5$和$2.8\%$压缩应变，交叉平面塞贝克系数在室温附近分别达到$\sim -60$和$+100$ $μ$ V/K。这提供了一种新的机制来定制热电材料。
2019-04-17 cond-mat.mtrl-sci
Topical Review: The rise of Klein tunneling in low-dimensional materials and superlattices
Instituto de Física, Universidad Nacional Autónoma de México（墨西哥国立自治大学物理研究所）；Nuclear Physics Institute, Czech Academy of Science（捷克科学院核物理研究所）
综述低维材料和超晶格中克莱因隧穿和反克莱因隧穿的最新进展，基于有效约化赝自旋守恒建立隧穿条件，探讨多种材料中隧穿现象的测试方法。
2026-03-23 cond-mat.mtrl-sci
Discovery of Ordered Vortex Phase in Multiferroic Oxide Superlattices
铁电体的特征在于具有非零弹性、极性或磁性序参量$\vec{u}$的对称性破缺状态，是用于分级和操纵拓扑保护结构以及用于检测非常规拓扑现象的公认平台。在磁电多铁性材料中产生有序拓扑相的未实现的可能性，表现出耦合的磁性和极性序参量，预计将产生新的功能和开放的途径操纵拓扑特征。在这里，我们报告了一个有序的$π_1$ - $S_\infty$涡旋相内的单相磁电多铁性BiFeO $_3$的发现。该相位，其特征在于正的拓扑电荷和手性交错，实现在相干TbScO $_3$和BiFeO $_3$超晶格和建立通过直接和傅立叶空间分析相结合。观察到的秩序参数形态再现与描述当地的秩序参数刚度和竞争的非本地偶极-偶极相互作用的场模型。使序参量向$\left<100\right>$倾斜的各向异性抑制了手性错列，并产生了竞争性的$π_1$ - $C_{\infty v}$涡旋相，其中核心位于中心。
2018-10-30 cond-mat.mtrl-sci
Tuning Coherent-Phonon Heat Transport in LaCoO$_3$/SrTiO$_3$ Superlattices
在纳米结构的相干声子传播的制度开辟了巨大的可能性，以控制能量收集设备，声子电路等的热导率在本文中，我们表明，相干声子的贡献很大的LaCoO 3/SrTiO 3氧化物超晶格的热导率，室温。我们表明，它们的贡献可以通过超晶格周期性的小变化进行调谐，而不改变超晶格的总厚度。使用这种策略，我们在室温下将热导率调整了20%。我们还讨论了界面混合和外延弛豫作为一个外在的，材料依赖的关键参数理解氧化物超晶格的热导率的作用。
2021-11-25 cond-mat.mtrl-sci
Origin of a Superlattice Observed in Li$_{0.9}$Mo$_{6}$O$_{17}$ by Scanning Tunneling Microscopy
利用扫描隧道显微镜对锂紫青铜（Li $_{0.9}$ Mo $_{6}$ O $_{17}$）进行了室温下的研究。我们的测量使我们能够识别单晶解理面，并表明，它是可能的，以获得清洁的解理表面反映的晶体结构，而没有纳米级的表面无序的并发症。除了晶格之外，我们还观察到共存的不相称超晶格，波矢q = 0.5a* $\pm$ 0.25 b *。我们建议，超结构的起源是一个表面重建，这是驱动沿晶面，其中包含面内MoO $_{4}$四面体连接到面外MoO $_{6}$八面体通过角共享氧解理。当结合光谱测量，我们的研究显示了一个有前途的途径，通过它来研究复杂的物理在Li $_{0.9}$ Mo $_{6}$ O $_{17}$。
2015-08-12 cond-mat.mtrl-sci
Sub-unit cell engineering of CrVO$_3$ superlattice thin films
KU Leuven（荷语鲁汶大学）；ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院）；University of Antwerp（安特卫普大学）；Instituto de Cerámica y Vidrio - Consejo Superior de Investigaciones Cientificas (ICV-CSIC)（陶瓷与玻璃研究所-西班牙国家研究委员会）；Sunchon National University（顺天国立大学）
通过亚单元胞工程制备CrVO₃超晶格薄膜，首次稳定钛铁矿相并比较其功能特性。
2025-10-20 cond-mat.mtrl-sci
Generation of Anisotropic Massless Dirac Fermions and Asymmetric Klein Tunneling in Few-Layer Black Phosphorus Superlattices
人工晶格已经被用于许多二维系统，包括电子、原子和光子系统，以寻求具有柔性和可控性的无质量狄拉克粒子。通过周期性的分子组装、静电门控以及衬底诱导的莫尔条纹，可以从各向同性的二维电子气（2DEG）中产生具有线性色散的电子态。在这里，我们证明了无质量狄拉克费米子可调各向异性特性，一般来说，在高度各向异性的2DEG下缓慢变化的外部周期性电位。对于图案化的少层黑磷超晶格，新的手征准粒子只存在于一个孤立的能量窗口，并继承了原始黑磷的强各向异性特性。在合适的势垒取向下，这些态表现出不对称的Klein隧穿，对于完全透射的波包，其入射方向偏离正入射方向超过50°.
2016-09-29 cond-mat.mtrl-sci
Rotation misorientated graphene moire superlattices on Cu(111): classical molecular dynamics simulations and scanning tunneling microscopy studies
铜上的石墨烯是一种具有高技术相关性的系统，因为Cu是用于石墨烯的CVD生长的最广泛使用的基底之一。然而，人们对它们相互作用的细节知之甚少。获得这些信息的一种方法是研究由于两个晶格失配而出现的超晶格。然而，铜上的石墨烯是一种低波纹系统，使得它们的实验和理论研究都极具挑战性。在这里，我们报告了一个新的旋转莫尔超晶格的CVD石墨烯在Cu（111），其特征在于周期性的$1.5 \pm 0.05$ nm和周期性的$0.15 \pm 0.05$ $\hboxÅ$，通过扫描隧道显微镜测量。为了理解所观察到的超晶格，我们已经开发了一个新的参数化的石墨烯/Cu（111）界面的Tersoff势适合于非局域范德华密度泛函理论（DFT）计算。的界面力场与时间推移CMD提供超晶格在良好的定量协议的实验结果，为$10.4 \pm 0.5,^{\circ}$的取向差角，没有任何进一步的参数调整。此外，CMD模拟预测存在两个非等效的高对称性方向的莫尔图案，也可以在实验STM图像中识别。
2014-08-26 cond-mat.mtrl-sci
Thermopower enhancement by fractional layer control in 2D oxide superlattices
我们研究了过渡金属氧化物异质结构的二维热电性质。特别是，我们采用了一种前所未有的方法，使用分数δ掺杂的氧化物超晶格直接调节2D载流子密度。通过人为控制LaxSr 1-xTiO 3 δ掺杂层中出现的2D电子气中的载流子密度，我们证明可以达到408 μV K-1的热电势。这种方法还产生了117 μWcm-1 K-2的二维载流子的功率因数，这是过渡金属氧化物基材料的最大报道值之一。这一结果归因于二维体系的各向异性能带结构，表明δ掺杂氧化物超晶格是一种很好的新型热电材料。
2014-08-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Strong terahertz emission from superlattices via Zener tunneling
我们发展了一个全面的、简洁的理论来解释超晶格在宽范围的外加电场下的太赫兹（THz）辐射，对于GaAs/Al{0.3}Ga{0.7As超晶格，理论和实验之间表现出很好的一致性.具体来说，我们表明，增加电场增加太赫兹发射低场，然后减少发射的中场由于场致波函数本地化，然后增加发射在高场由于离域和齐纳隧道之间的微带。我们的理论表明，齐纳隧穿共振产生高太赫兹发射强度，并指出超晶格设计的改进。
2007-07-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Probing single unit-cell resolved electronic structure modulations in oxide superlattices with standing-wave photoemission
控制复合氧化物界面的结构耦合是一个强大的平台，用于创建具有大量无法获得的电子和磁性的新的多层膜。然而，随着设计和控制这种埋层和界面的电子结构的能力，在单位单元水平上，一个新的挑战出现，能够探测这些工程涌现的现象与深度相关的原子分辨率以及元素和轨道选择性。在这里，我们利用核心水平和价带软x射线驻波光电发射光谱的组合，结合扫描透射电子显微镜，以探测等价锰氧化物超晶格[Eu 0.7Sr 0.3MnO 3/La 0.7Sr 0.3MnO 3] x 15的深度依赖性和单晶胞分辨电子结构，其中电子-通过设计的氧八面体旋转/倾斜和A位位移，结构性质被有意地随深度调节。我们的晶胞分辨测量揭示了局部化学和电子价带态的显着转变，这与层分辨第一性原理理论计算一致，从而为未来各种异质工程材料系统的深度分辨研究打开了大门。
2019-01-12 cond-mat.mtrl-sci
Anomalous exchange coupling in transition-metal-oxide based superlattices with antiferromagnetic spacer layers
在垂直磁各向异性的SrMnO 3/SrRuO 3超晶格中，矫顽场（HC）和磁场依赖的电阻率（MR）之间存在直接相关性。对于面内电流和面外磁场，磁阻在Hc处显示出急剧的跳跃。HC和高场MR也振荡的SrMnO 3间隔层的厚度分离的金属铼。由于在这些超晶格中的间隔没有移动载流子，以促进振荡耦合，我们将观察到的行为归因于自旋极化的量子隧穿的铁磁层和反铁磁有序的SrMnO 3的t2 g自旋之间的电子。
2007-07-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Fractionally delta-doped oxide superlattices for higher carrier mobilities
氧化物异质结构中的二维电子气系统是新现象的重要场所。在这里，我们表明，通过使用分数δ掺杂来控制界面的LaxSr 1-xTiO 3/SrTiO 3人工氧化物超晶格的组成，填充控制的二维绝缘体-金属转变可以实现。d-电子带填充的原子尺度控制，这反过来又有助于调整的有效质量和密度的载流子，被发现是一个迷人的路线，大大提高载流子迁移率。
2012-09-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Manipulation of polar vortex chirality in oxide superlattices
拓扑极涡是磁性物体的电模拟物，由于其纳米尺寸、反常介电响应和手性，在未来的纳米电子学中具有巨大的应用潜力。为了实现这些功能，通过使用外部刺激来操纵极性状态和手性是先决条件。本文利用原子分辨原位扫描透射电子显微镜和相场模拟方法，研究了PbTiO 3/SrTiO 3超晶格在电场作用下极性涡旋的极性态和手性的演化。我们发现相邻的顺时针涡旋和逆时针涡旋通常具有相反的手征性。相场模拟表明，旋转反转或轴向偏振开关可以导致手征性的变化。在此基础上，我们通过实验验证了通过施加和随后去除电场可以改变涡旋的旋转方向，为操纵涡旋的手征性提供了一种潜在的策略。在原子尺度上揭示的单个极性涡旋的动力学行为的细节和提出的手性操纵策略为未来的器件应用提供了基础。
2021-04-26 cond-mat.mtrl-sci
Quantum many-body interactions in digital oxide superlattices
控制界面的电子性质具有巨大的科学和技术意义，并且最近已经从半导体扩展到复合氧化物，复合氧化物具有母体材料中不存在的涌现基态。这些氧化物界面提供了一个全新的机会，取代传统的带隙工程，可以通过工程量子多体相互作用来优化电子和磁性。我们利用集成氧化物分子束外延和角分辨光电子能谱系统合成并研究了莫特绝缘体LaMnO 3和能带绝缘体SrMnO 3超晶格的电子结构。通过数字化改变（LaMnO 3）2 n/（SrMnO 3）n超晶格中的原子层精度的界面之间的分离，我们证明了量子多体相互作用的增强，驱动电子状态从铁磁极化金属的赝隙绝缘基态。这项工作展示了如何在相关的氧化物界面上设计多体相互作用，这是在新型电子产品中利用这种效应的重要先决条件。
2013-07-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Backfolded acoustic phonons in metal-oxide superlattices
本文报道了高温超导体$ _{2} $、O $ _{7-δ} $和各种钙钛矿锰氧化物薄膜超晶格的喇曼光谱中的低频模的观测结果。我们的研究表明，这些模式是由于超晶格引入的额外周期性的声学声子的回折。这种模式以前只在超纯半导体超晶格中观察到。它们可以用来确定超晶格的双层厚度及其声速。此外，我们使用拉曼显微镜的空间分辨率来映射整个样品的膜厚不均匀性，使这些模式成为表征薄膜超晶格的有用工具。
2019-10-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Engineering Correlation Effects via Artificially Designed Oxide Superlattices
用从头计算方法预测了由LaTiO 3和LaNiO 3层沿[001]方向交替排列组成的超晶格是S=1的Mott绝缘体，其Ni位上的磁矩大，Ti位上的磁矩可以忽略，Ni d和Ti d态之间的能量差决定了电荷转移能隙，这与传统的莫特绝缘体不同.通过填充氧的p态和减小Ni-O-Ni键角，增强了Ni位上的关联效应。小空穴（电子）掺杂的超晶格导致一个二维的单带的情况与空穴（电子）驻留在Ni的dx 2-y2（Ti dxy）轨道和耦合到反铁磁相关的自旋在NiO 2层。
2013-04-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Dimensionality Control of Electronic Phase Transitions in Nickel-Oxide Superlattices
在具有强关联电子的材料中，集体量子相之间的竞争敏感地依赖于电子系统的维数，这难以通过标准固态化学来控制。我们已经制造了超晶格的顺磁性金属LaNiO3和宽禁带绝缘体LaAlO3原子精确的层序列。使用光学椭圆偏振和低能量μ子自旋旋转，超晶格与LaNiO3薄的两个单元电池示出经历一系列的集体金属绝缘体和反铁磁转变作为降低温度的函数，而样品与较厚的LaNiO3层保持金属和顺磁性在所有温度下。因此，金属氧化物超晶格允许控制相关电子系统的维度和集体相行为。
2011-11-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magnetoconductance modulations due to interlayer tunneling in radial superlattices
径向超晶格是一种纳米结构材料，通过将固体薄膜卷成螺旋状管状结构而获得。这些“高阶”超晶格从二维晶体或薄膜的形成，预计将导致从二维到一维的过渡的传输特性。在这里，我们表明，径向超晶格的运输标志是在外部施加的轴向磁场的存在下的磁导调制的外观。这种现象严重依赖于激活非常规Aharonov-Bohm效应的电子层间隧穿过程。结合使用密度泛函理论计算和低能量连续模型，我们确定了一个典型的单材料径向超晶格的电子态-两个绕组的碳纳米卷-并确实显示动量依赖振荡的轴向配置中的磁状态，我们证明这完全是由于跳跃的两个绕组之间的螺旋形的涡卷。
2021-12-09 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Electronic Reconstruction Enhanced Tunneling Conductance at Terrace Edges of Ultrathin Oxide Films
由于电子在电子器件应用中的巨大潜力，电子穿过绝缘氧化物势垒的量子力学隧穿已经被广泛研究了几十年。在几纳米厚的外延氧化膜中，原子尺度的结构缺陷，如普遍存在的单晶胞高的平台边缘，可以显着影响隧穿概率和器件性能。然而，基本的物理学还没有得到充分的研究。在这里，以钛酸钡薄膜作为模型系统，我们报告了一个内在的隧道电导增强附近的梯田边缘。扫描探针显微镜的结果表明，高导电区域（几十纳米宽）附近的梯田边缘的存在。第一性原理计算表明，平台边缘的几何形状可以触发电子重建，这降低了有效的隧道势垒的宽度局部。此外，这种隧穿电导增强可以在其他过渡金属氧化物中发现，并通过表面终止工程来控制。这种可控的电子重构可以促进氧化物电子器件的实现和奇异低维量子相的发现。
2017-11-13 cond-mat.mtrl-sci
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
Quasi-1D graphene superlattices formed on high index surfaces
报道了在高折射率Cu（410）-O表面上制备大面积准一维单层石墨烯超晶格，并利用Raman光谱、俄歇电子能谱（AES）、低能电子衍射（LEED）、扫描隧道显微镜（STM）和扫描隧道光谱（STS）对其进行了表征。周期性阶梯衬底对石墨烯进行1D调制，形成具有相同超周期性的超晶格。因此，莫尔图案也是准一维的，具有不同的周期性。扫描隧道光谱测量揭示了新的狄拉克点形成在超晶格布里渊区边界的理论预测。
2014-02-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Reconciling monolayer and bilayer $J_{\rm eff} = 1/2$ square lattices in hybrid oxide superlattice
限制在二维结构中的原子层的数量对电子和磁性至关重要。单层和双层$J_{\rm eff} = 1/2$正方形晶格是众所周知的例子，其中额外层的存在将XY各向异性转变为$c$轴各向异性。我们报告的混合SrIrO $_3$ /SrTiO $_3$超晶格，集成单层和双层正方形晶格在一个分层结构的实验实现。通过同步加速器X射线衍射，共振X射线磁散射，磁化强度和电阻率测量，我们发现，混合超晶格表现出的性能是不同的单层和双层系统，不能解释一个简单的除了他们。特别是，整个混合超晶格订单同时通过一个单一的反铁磁过渡的温度类似的双层系统，但所有的$J_{\rm eff} = 1/2$时刻主要指向$ab$ -平面类似的单层系统。结果表明，在混合超晶格结构中使具有正交性质的单层和双层彼此接近是稳定在均匀结构中无法获得的独特状态的有力方法。
2022-03-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Design of altermagnetism in oxide superlattices exploiting interface effects and quantum confinement
University of Duisburg-Essen（杜伊斯堡-埃森大学）
本研究通过密度泛函理论计算，利用界面效应和量子限域，在氧化物超晶格中设计出兼具金属性的d波反铁磁序，为反铁磁序的自旋电子学应用提供了新平台。
2026-08-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Design of Mott and topological phases on buckled 3d-oxide honeycomb lattices
具有（111）取向的超导双层将蜂窝晶格作为关键特征与过渡金属氧化物中电子的强相关多轨道性质相结合。在系统的DFT+ $U$研究中，（111）面向（La $X$ O $_3$）$_2$ /（LaAlO $_3$）$_4$超晶格，我们建立了基态与能带填充的演化趋势，（111）面向（La $X$ O $_3$）$_2$ /（LaAlO $_3$）$_4$超晶格，其中$X$跨越整个$3d$过渡金属系列。局部准立方和全局三角对称性之间的竞争触发了意料之外的对称性破缺相，其机制从Jahn-Teller扭曲到电荷、自旋和轨道有序。LaMnO $_3$，其中自旋-轨道耦合打开一个相当大的差距在狄拉克点费米表面，出现作为拓扑陈绝缘体。
2015-10-30 cond-mat.mtrl-sci
Localized vs. delocalized character of charge carriers in LaAlO3/ SrTiO3 superlattices
理解氧化物层间的导电性、超导性和磁性的本质对于设计采用氧化物异质结构的电子器件具有极其重要的意义。我们证明了共振非弹性X射线散射可以直接探测氧化物异质结构中的载流子。我们的研究外延生长的LaAlO 3/SrTiO 3超晶格明确揭示了本地化和离域Ti 3d载流子的存在。这两种载流子是由界面处的极性不连续引起的氧空位和电子转移引起的。这一结果可以解释报道的理论计算和实验测量的载流子密度值之间的差异LaAlO 3/SrTiO 3异质结构。
2010-11-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Engineering the Magnetic Transition Temperatures and the Rare Earth Exchange Interaction in Oxide Heterostructures
该研究通过原子级调控双钙钛矿 RE₂NiMnO₆ 超晶格周期，实现居里温度收敛与单一磁转变，并发现界面增强 Nd-Ni/Mn 交换及场致磁矩反转。
2024-06-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Dirac point formation revealed by Andreev tunneling in superlattice-graphene/superconductor junctions
石墨烯超晶格由一维周期势形成，其特征在于电子结构中出现新的狄拉克点。石墨烯的无质量狄拉克费米子在新点的群速度急剧降低，导致电导光谱中的可测量效应。我们在这里表明，隧道光谱使用超导混合结是更敏感的狄拉克点的形成在石墨烯超晶格的光谱由于额外的贡献Andreev过程。我们研究了基于石墨烯的超晶格-超导体混合结的输运性质，并证明了超晶格势可以与邻近诱导的超导关联共存。这两种效应都有助于改变石墨烯的子带隙能量谱，因此，归一化的隧穿电导具有与原始和新生成的狄拉克点之间的能量分离成比例的电压的急剧变化。
2019-06-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
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
Giant Tunneling Electroresistance Effect Driven by an Electrically Controlled Spin Valve at a Complex Oxide Interface
利用铁电势垒与磁性La_（1-x）Sr_xMnO_3电极界面的磁电效应，在铁电隧道结中可以实现巨隧穿电阻效应。使用第一性原理密度泛函理论，我们证明了一些磁性单层的La 1-xSrxMnO 3的界面附近的行为，在响应铁电极化反转，作为一个原子尺度的自旋阀通过过滤自旋相关的电流。这种效应产生电导的一个数量级以上的变化，因此构成了巨大的阻变效应。
2011-04-01 cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure of nanoscale iron oxide particles measured by scanning tunneling and photoelectron spectroscopies
利用扫描隧道显微镜（STM）、扫描隧道电子能谱（STS）和光电子能谱学研究了纳米氧化铁的电子结构。通过热处理含有氧化铁自组装核的铁蛋白分子来产生纳米颗粒。根据热处理，我们能够制备不同相的氧化铁纳米颗粒，类似于γ-Fe 2 O3、α-Fe 2 O3，以及显然含有γ-Fe 2 O3和α-Fe 2 O3的相。这些材料的电子结构的变化进行了研究还原条件下。我们表明，表面的电子激发光谱的带隙可以不同于散装材料，并占主导地位的表面效应。
2005-01-17 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial growth of (111)-oriented LaAlO$_3$/LaNiO$_3$ ultra-thin superlattices
在极性（111）表面上由复合氧化物材料组成的单层或超晶格结构的外延稳定性受到界面处的重构的严重负担，这通常是为了中和极性而出现的。我们报道了高质量的LaNiO $_3$ /mLaAlO $_3$赝立方（111）超晶格的合成，该超晶格是在极性（111）取向的LaAlO $_3$上的，所提出的复合氧化物候选物用于拓扑绝缘行为。全面的X射线衍射测量、RHEED和元素特定共振X射线吸收光谱证实了它们的高结构和化学质量。该研究为制备界面和拓扑控制的（111）取向超晶格提供了一个机会。
2012-12-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Improving 2D-ness to enhance thermopower in oxide superlattices
Sungkyunkwan University（成均馆大学）；Inha University（延世大学）；Pohang University of Science and Technology（浦项科技大学）；Jiangsu University（江苏大学）；Institute for Basic Science (IBS)（基础科学研究院）；Hokkaido University（北海道大学）
通过改进二维限制，利用EuTiO3平台提升氧化物超晶格的热电功率，优化了Ti 3d态的限制和Eu 4f态的影响。
2025-12-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Coexistance of giant tunneling electroresistance and magnetoresistance in an all-oxide magnetic tunnel junction
我们证明了与第一性原理电子输运计算，大隧道磁电阻（TMR）和隧道电阻（TER）效应可以共存于一个全氧化物器件。TMR起源于由绝缘BaTiO 3势垒对SrRuO 3注入的电子提供的自旋驱动的自旋过滤。与此相反，TER是可能的，只有当薄SrTiO 3层插入在SrRuO 3/BaTiO 3界面之一时。由于SrTiO 3的复杂能带结构具有与BaTiO 3相同的对称性，因此包含这样的插层不会对TMR产生负面影响，实际上会增加TMR。关键是，TER的大小也与SrTiO 3层的厚度成比例。然后SrTiO 3厚度成为TMR和TER效应的单一控制参数。该方案为四态存储单元的制作提供了一种实用的方法。
2012-02-22 cond-mat.mtrl-sci
Effect of ferroelectric layers on the magnetocapacitance properties of superlattices-based oxide multiferroics
采用脉冲激光沉积法在SrTiO $_3$衬底上制备了一系列由铁磁La $_{0.7}$ Ca $_{0.3}$ MnO $_3$（LCMO）和铁电/顺电Ba $_{1-x}$ Sr $_x$ TiO $_3$（0 $\leq $ x $\leq $ 1）组成的超晶格.获得由具有均匀尺寸的球形丘构成的外延性质的膜。膜的磁输运性质揭示了在145-158 K范围内的铁磁居里温度和高达30%的负磁阻，这取决于用于其生长的铁电层的类型（\QTR{it}{i.e.}的\QTR{it}{x'}值）。还观察到在55 K至105 K的温度范围内的铁电性，这取决于钡含量。更重要的是，膜的多铁性由负磁电容的出现决定，发现其在铁电转变温度附近最大（每\QTR{it}{tesla} 3%）。这些结果是理解的基础上的铁电/顺电层和应变诱导的多重铁性的作用。
2005-11-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Engineering multifunctionality at oxide interfaces by multimode coupling
采用第一性原理密度泛函理论计算，在群论分析的指导下，研究了（LaFeO $_3$）$_1$ /（CaFeO $_3$）$_1$超晶格中绝缘体-金属-绝缘体转变、极化和两个亚晶格磁化强度的控制.多结构模式耦合即，多模耦合。我们已经发现了极性A型电荷分离模式，Q $_{ACD}$（类似于A型反铁磁有序），并发现它与三线性耦合，$Q_{Tri}$模式（常见于$Pnma$钙钛矿氧化物中并涉及三种结构模式）耦合，并进一步降低对称性。通过调节参与模式之间的耦合强度，可以获得极性金属相、极性零带隙半导体相和极性绝缘相。在这里，$Q_{Tri}$切换极化方向，而Q $_{ACD}$可以触发绝缘体-金属-绝缘体转变以及极化切换。该机制适用于由$Pnma$结构单元和在过渡金属位点部分填充的$e_g$或$t_{2g}$电子构成的任何过渡金属超晶格。
2022-02-04 cond-mat.mtrl-sci
Stabilization of a honeycomb lattice of IrO$_6$ octahedra in superlattices with ilmenite-type MnTiO$_3$
在对量子自旋液体的探索中，薄膜有望通过利用外延应变和二维性为控制实际材料中复杂的磁相互作用开辟道路。然而，与传统薄膜生长方法兼容的材料在很大程度上仍未开发。作为一个有前途的候选人对物质化的量子自旋液体在薄膜中，我们在这里提出了一个强大的钛铁矿型氧化物与蜂窝晶格的边缘共享IrO $_6$八面体人工稳定的超晶格形成与钛铁矿型反铁磁氧化物MnTiO $_3$。稳定的亚单位晶胞厚的Mn-Ir-O层与MnTiO $_3$同构，具有与尚未发现的钛铁矿型MnTiO $_3$对应的原子排列。通过自旋霍尔磁电阻测量，我们发现，反铁磁有序的钛铁矿Mn亚晶格中的MnO $_6$平面通过IrO $_6$平面的修改的磁相互作用被抑制。这些发现为创建二维Kitaev候选材料奠定了基础，加速了量子自旋液体特有的奇异物理和应用的发现。
2020-08-17 cond-mat.mtrl-sci
Thermally Configurable Multi-Order Polar Skyrmions in Multiferroic Oxide Superlattices
State Key Laboratory of Silicon and Advanced Semiconductor Materials, School of Materials Science and Engineering, Zhejiang University（浙江大学材料科学与工程学院硅与先进半导体材料省部共建国家重点实验室）；Zhejiang Key Laboratory of Advanced Solid State Energy Storage Technology and Applications, Taizhou Institute of Zhejiang University（浙江工业大学储能技术与应用浙江省重点实验室台州研究院）；Institute of Fundamental and Transdisciplinary Research, Zhejiang University（浙江大学基础与交叉科学研究院）；School of Engineering, Hangzhou City University（杭州城市学院工学院）；College of Materials Science and Engineering, Zhejiang University of Technology（浙江工业大学材料科学与工程学院）
通过热调制策略，在多铁氧化物超晶格中稳定多阶极性Skyrmion，实现拓扑阶的可逆调控，为存储设备提供可变拓扑配置方法。
2026-01-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
3D oxygen vacancy order and defect-property relations in multiferroic (LuFeO$_3$)$_9$/(LuFe$_2$O$_4$)$_1$ superlattices
研究多铁性 (LuFeO$_3$)$_9$/(LuFe$_2$O$_4$)$_1$ 超晶格，利用原子探针断层扫描揭示三维氧空位有序结构，证明其对室温多铁性的关键作用并建立原子级缺陷量化方法。
2023-06-30 cond-mat.mtrl-sci
Atomistic Engineering of Phonons in Functional Oxide Heterostructures
声子工程，即，晶体中的集体晶格振动对于操纵材料的物理性质如热输运、电子-声子相互作用、晶格振动的限制和光学偏振是必不可少的。声子工程的大多数方法在很大程度上限于典型半导体的高质量异质结构。然而，人工工程的声子在各种材料的功能特性，如复杂的氧化物，将产生前所未有的应用相干可调声子在未来的量子声学器件。在这项研究中，我们展示了人工工程的声子在原子级SrRuO 3/SrTiO 3超晶格，其中可调谐的声子模式，通过共焦拉曼光谱观察。特别地，相干超晶格导致声学声子色散的回折，导致太赫兹频域中的带折叠声学声子。我们可以通过原子尺度的精确厚度控制进一步微调频率从1到2 THz。此外，我们观察到一个极性光学声子起源于人工氧化物超晶格中的局部反转对称性破缺，表现出涌现功能。我们的方法的原子级异质结构的复杂氧化物将大大扩展材料系统的量子声学器件，特别是与功能集成的可行性。
2022-02-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
First principles study of band line up at defective metal-oxide interface: oxygen point defects at Al/SiO_2 interface
金属-氧化物界面处的介电击穿是关键的电子器件失效机制。电子隧穿介电层是一个公认的解释这种现象。理论能带排列的研究，提供有关隧穿的信息，已经在文献中进行的金属氧化物界面。然而，大多数情况下，材料被认为是无缺陷的。氧空位在氧化物中非常普遍，它们对能带排列的影响对于理解实际材料和器件中的电子隧穿具有重要意义。利用密度泛函理论，利用PBE 0杂化交换和关联泛函，研究了Al/SiO2界面氧空位和氧双空位对能带排列的影响.据发现，在界面处的缺陷的存在下，和他们的电荷状态，强烈地改变了带线。
2016-10-26 cond-mat.mtrl-sci
Long-range transfer of electron-phonon coupling in oxide superlattices
电子-声子相互作用对固体的电学和热学性质至关重要，它对超导性、巨磁阻和相关电子材料中的其他多体现象的影响是目前研究的热点。然而，价电子和晶格离子之间的相互作用的非局部性质，通常由过多的振动模式复合，提出了艰巨的挑战，试图实验控制和理论上描述的复杂材料的物理性质。在这里，我们报告的高温超导体$\bf YBa_2 Cu_3 O_7$和磁电阻化合物$\bf La_{2/3}Ca_{1/3}MnO_{3}$的超晶格的晶格动力学的拉曼散射研究，提出了一个新的方法来解决这个问题。我们发现，旋转模式的MnO $_6$八面体在$\bf La_{2/3}Ca_{1/3}MnO_{3}$经验明显的超导诱导的线形异常，其规模与$\bf YBa_2 Cu_3 O_7$层的厚度在一个非常长的范围内的几十纳米的线性。超晶格层之间的电子-声子耦合的转移可以理解为长程库仑力与界面处的轨道重构相结合的结果。因此，超晶格的几何形状提供了新的机会，在复杂的材料中的电子-声子相互作用的控制修改。
2012-06-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Emergent properties hidden in plane view: Strong electronic correlations at oxide interfaces
在物质中发现新的集体电子态是凝聚态物理的基本目标之一。由过渡金属氧化物形成的原子级超晶格是新物理学特别有吸引力的狩猎场。在块状形式下，过渡金属氧化物表现出一系列显著的磁性，超导性和多铁性相，这些相具有极大的科学兴趣，并且可能能够提供创新的能源，安全，电子和医疗技术平台。在超晶格中，新的状态可能出现在不同材料相遇的界面处。在这里，我们用一些选定的例子说明了使过渡金属氧化物基异质结构成为新兴特性的吸引人的发现平台的基本特征，展示了电荷如何重新分布，磁性和轨道极化产生，铁电有序从由具有名义上矛盾行为的氧化物组分组成的异质结构中出现，目的是提供对氧化物界面处新行为的产生和控制的洞察，合适的机械、电学或光学边界条件和激励。
2014-08-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
PyAtoms: An interactive tool for simulating atomic scanning tunneling microscopy images of 2D materials, moiré systems and superlattices
本文提出交互式开源软件PyAtoms，基于傅里叶空间描述快速模拟二维材料、莫尔系统和超晶格的STM及SPM图像，支持调节晶格与成像参数以高效规划实验，并展示了多种材料的模拟结果。
2025-11-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
