Electrocaloric effect in BaTiO$_3$: a first-principles-based study on the effect of misfit strain
我们解决的问题是如何在外延薄膜的原型铁电BaTiO $_3$的电热效应的影响，夹持衬底和衬底引起的失配应变。我们使用分子动力学模拟和基于第一性原理的有效哈密顿量来计算不同外延约束下的绝热温度变化$ΔT$。我们的研究结果表明，与唯象理论相一致，由基板夹紧减少了最大$ΔT$相比，散装钛酸钡$_3$。另一方面，压缩失配应变导致$ΔT$的强烈增加，并将电热效应的最大值转移到更高的温度。相当小的压缩应变$-0.75$ %足以获得大于相应体积值的$ΔT$。
2014-05-30 cond-mat.mtrl-sci
Proper ferroelastic phase transitions in thin epitaxial films with symmetry-conserving and symmetry-breaking misfit strains
研究了具有二阶固有铁弹相变的材料外延膜中铁弹畴结构的形成。所考虑的畴结构类似于钙钛矿铁电体中的$a_{1}/a_{2}/a_{1}/a_{2}$或$c/a/c/a$结构。如果与转变无关的“非本征”错配应变不破坏高温相的对称性，则膜中的相变发生在与体相相比略低的温度下。然后，相对于正弦应变波发生稳定性的损失，该正弦应变波演变成具有几乎相同的几何形状和近似相同的周期的域结构。在存在失配应变的破缺分量（“非本征”失配）的情况下，相变的特征是质的不同的。在这种情况下，它是单畴和多畴状态之间的{ \em拓扑}转变，其从低密度的畴壁开始。
2001-04-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Phenomenological theory of phase transitions in epitaxial BaTiO3 thin films
利用Landau-Devonshire八阶势建立了立方衬底上外延生长BaTiO 3（BT）薄膜的唯象热力学理论。所构造的“错配温度”相图是不对称的。我们发现，相图的整体视图取决于在计算中使用的顺应性的值，并提供两个定性不同的图。利用室温四方形变（c-a）/a作为失配应变的函数，可以找到生长在特定衬底上的BT膜的热力学路径。
2007-06-24 cond-mat.mtrl-sci
Misfit Strain Accommodation in Epitaxial ABO3 Perovskites: Lattice Rotations and Lattice Modulations
本文研究了生长在不同单晶衬底上的La0.67Sr0.33MnO3（LSMO）和SrRuO 3（SRO）薄膜：SrTiO 3，DyScO 3，NdGaO 3和（La，Sr）（Al，Ta）O 3的晶格对双轴压应力和拉伸应力的响应。结果表明，在失配应变下的薄膜中，SRO和LSMO晶格在压应力下呈现单斜晶系，在拉应力下呈现四方晶系，在体相状态下具有斜方晶系和菱方晶系结构。所施加的应力有效地修改了BO 6八面体旋转，其程度和方向可以通过失配应变的大小和符号来控制。这种晶格畸变改变了B-O-B键角，因此预计会影响ABO 3钙钛矿的磁性和电子性质。
2010-10-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
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
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
Thermodynamic theory of epitaxial ferroelectric thin films with dense domain structures
提出了一个Landau-Ginsburg-Devonshire型非线性唯象理论，该理论能够对外延铁电薄膜中的致密层状多畴态进行热力学描述。该理论明确地考虑到机械基板上的极化和晶格应变在不同的弹性域（双胞胎）的效果。对生长在（001）取向立方衬底上的PbTiO_3和BaTiO_3薄膜进行了数值计算。这些薄膜的“失配应变-温度”相图，显示各种可能的多畴和单畴状态的稳定范围。揭示了多畴外延铁电薄膜的三种类型的极化不稳定性，这些不稳定性可能导致在体晶体中形成新的多畴态。总的介电和压电小信号响应的多畴膜计算，导致从体积和畴壁的贡献。对于钛酸钡薄膜，强介电异常预测在室温下的失配应变的特殊值附近。
2001-02-26 cond-mat.mtrl-sci
Polarization states of polydomain epitaxial Pb(Zr1-xTix)O3 thin films and their dielectric properties
本文用非线性热力学理论研究了多畴（孪晶）单晶Pb（Zr_（1-x）Ti_x）O_3薄膜的铁电和介电性质。计算了组分x = 0.9，0.8，0.7，0.6，0.5和0.4的Pb（Zr_（1-x）Ti_x）O_3（PZT）薄膜的“失配应变-温度”相图，并进行了比较。发现x > 0.7的PZT薄膜的平衡图与PbTiO_3薄膜的平衡图相似。它们仅由四个不同的稳定范围组成，对应于顺电相、单畴四畴铁电相和两种伪四畴模式。相比之下，在x = 0.4，0.5和0.6，平衡图显示了丰富多样的稳定的偏振态，涉及至少一个单斜多畴状态。使用开发的相图，平均出平面极化的极化PZT膜计算作为失配应变和组合物的函数。理论结果与测量的反射极化的PZT薄膜生长在SrTiO 3。还报道了PZT薄膜的面外介电响应对异质结构中失配应变的依赖性。
2004-11-25 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
Versatile strain relief pathways in epitaxial films of (001)-oriented PbSe on III-V substrates
本研究揭示了PbSe在III-V衬底上通过多种界面缺陷机制实现应变释放，展示了其作为异质外延集成平台的丰富潜力。
2022-10-11 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
Misfit strain-induced buckling for transition-metal dichalcogenide lateral heterostructures: a molecular dynamics study
采用分子动力学模拟研究了过渡金属二硫族化物（TMD）横向异质结构的失配应变诱导屈曲，即不同TMD沿面内方向的无缝外延生长. Stillinger-Weber势被用来描述每个TMD的相互作用和不同TMD之间的耦合，即，MX2（其中M=Mo、W并且X=S、Se、Te）。研究发现，由于TMD的原子厚度特性，失配应变会引起大面积TMD横向异质结构的强烈屈曲。屈曲现象发生在各种不同成分和不同图案的TMD横向异质结构中。我们的研究结果提出了一个基本的机械挑战的独立TMD横向异质结构的结构稳定性。
2018-08-09 cond-mat.mtrl-sci
Systematic {\em ab initio} study of the phase diagram of epitaxially strained SrTiO$_3$
我们采用密度泛函理论和局域密度近似方法研究了在失配应变下SrTiO $_3$的结构和铁电性质。反铁电畸变（AFD）和铁电（FE）的不稳定性被认为是。氧八面体的旋转和原子的运动在固定的面内晶格常数的约束下完全弛豫。我们发现了一个丰富的失配应变诱导相变序列，并得到只有当AFD失真被考虑在内。我们还发现，压缩失配应变诱导铁电性的四方相的低温相，而拉伸应变诱导铁电性的正交相。计算出的FE极化的四方相和正交相的应变的大小单调增加。AFD旋转角的氧八面体在四面体相的急剧增加的失配应变从拉伸到压缩应变区域，而它略有下降，在正交（FO 4）相。这揭示了为什么在外延应变的SrTiO $_3$的极化会更大时，施加拉伸应变，因为AFD变形被发现，以减少FE的不稳定性，甚至完全抑制它在小应变区。最后，我们的平均极性失真和电荷密度分布的分析表明，钛-O和Sr-O层的FE极化显着贡献。
2006-07-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Minimum energy paths for dislocation nucleation in strained epitaxial layers
本文在二维原子模型中数值研究了具有晶格失配的应变外延层中位错成核的最小能量路径和能垒。采用基于排斥势最小化和轻推弹性带方法相结合的鞍点搜索方法，确定了不同过渡路径下从相干态到非相干态的应力松弛过程。最小的能量势垒导致一个单一的失配位错成核的最终状态的确定。观察到强的拉伸-压缩不对称性。这种不对称性可以理解为拉伸应变和压缩应变的性质不同的过渡路径。
2002-05-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Rigidity of the elastic domain structure near the boundary of its existence in thin epitaxial films
我们认为一个有趣的和实际上重要的情况下，弹性域结构，这是类似的c/a域模式与90 $^\circ$墙钙钛矿，是可解的任意失配应变。当非本征失配为零且磁畴宽度相等时，不存在临界厚度，低于该临界厚度，磁畴结构不能存在。在多畴-单畴过渡的边界处，图案的周期发散，畴结构的动态刚度也发散。因此，在铁电-铁弹薄膜中，人们不可能实现c/a弹性畴的介电响应的柔软性。
2001-05-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Avalanche effects in solid-phase epitaxial crystallization induced by light-ion irradiation
在293 - 573 K温度范围内，研究了B离子辐照时非晶Si层在晶Si衬底上的固相外延晶化。在所有测量温度下都会发生再生长，活化能为0.07 eV，前因子为2.36 nm / 10^14 B cm-2。低活化能表明存在自由间隙点缺陷，异常大的前因子表明每个间隙结晶约50个宿主Si原子。我们建议，间隙湮灭在A/C接口掀起了冲击般的过程，驱动C-Si岛的成核和生长，直到终止的失配应变。
2015-12-02 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxially strained SnTiO$_{3}$ at finite temperatures
结合有效的哈密顿量和直接$ab$ $initio$计算，我们得到了SnTiO $_{3}$相对于外延应变和温度的相图，展示了相图的复杂功能，并提供洞察外延应变SnTiO $_{3}$，一个大概简单的钙钛矿。在相图中，发现了两个三相点，这两个三相点可以用来实现高性能的压电效应。另一方面，尽管包括的自由度与氧八面体倾斜，它被发现，铁电位移占主导地位的结构相在整个应变失配范围。最后，它表明，SnTiO $_{3}$可以从硬到软的铁电外延应变。
2018-09-01 cond-mat.mtrl-sci
Residual Stress Development in Lattice Mismatched Epitaxial Thin Films via Atomic and Molecular Layer Depositions
本研究通过结合从头计算与连续介质理论，开发宏观模型预测ALD/MLD涂层在锌箔上的外延残余应力，揭示化学键合导致的失配应变与界面应力，为枝晶抑制涂层设计提供见解。
2024-05-16 cond-mat.mtrl-sci
Magnetoelastic coupling in epitaxial magnetic films: An ab-initio study
一种方法的开发，它允许确定一阶和二阶磁致弹性系数的磁性块状材料从从头计算的磁晶各向异性能作为预应变的函数。对体心立方Fe薄膜给出了满意的结果，并与外延Fe薄膜磁致伸缩应力测量的实验结果相吻合。
2000-05-02 cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetism and large negative magnetoresistance in Pb doped Bi-Sr-Co-O misfit-layer compound
研究了Pb取代Bi-Sr-Co-O错配层化合物的铁磁性和伴随的大的负磁电阻。（Bi，Pb）${}_2$ Sr ${}_{3}$ Co ${}_2$ O ${}_9$（它被认为是Bi ${}_2$ Sr ${}_2$ CaCu ${}_2$ O ${}_{8+δ}$的Co类似物）最近的结构分析揭示它具有包括CoO ${}_2$六方层的更复杂的结构[T. Yamamoto { \it等人}，JPN. J. Appl. Phys. { \bf 39}（2000）L747]。Pb取代Bi不仅将空穴引入到导电CoO ${}_2$层中，而且还产生一定量的局部自旋。在$T$ = 3.2 K时出现铁磁转变，沿$c$轴的自发磁化强度很小，在转变温度附近观察到大的各向异性负磁电阻。该化合物是第一个在二维金属六方CoO ${}_2$层中显示铁磁长程序的例子。
2000-12-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ab initio study of the phase diagram of epitaxial BaTiO3
使用第一性原理和有效的哈密顿方法相结合，我们绘制出适用于钙钛矿衬底上生长的外延限制下的钛酸钡的结构。我们获得了温度和失配应变的相图，其与Pertsev等人[Phys. Rev. Lett. 80，1988（1998）]，他们的结果基于经验热力学势，其参数在本体相变附近的温度下拟合。特别是，我们发现了一个区域的'r相'在低温下Pertsev等人。已报告了一个'交流相'。我们希望我们的研究结果是相关的薄外延薄膜的钛酸钡在低温和实验可实现的应变。
2004-02-04 cond-mat.mtrl-sci
Stranski-Krastanov mechanism of growth and the effect of misfit sign on quantum dots nucleation
讨论了Stranski-Krastanov模式外延生长的热力学和晶格失配的影响。Sttranski-Krastanov生长模式代表了一系列逐层或Frank-van der Merwe生长，然后形成三维（3D）岛或Volmer-Weber生长。上述两种生长模式的出现都符合Bauer的润湿性判据。Volmer-Weber生长的发生所需的正润湿功能起源于作为晶格失配松弛的结果的靠近二维（2D）岛的边缘的原子的垂直位移。单层高岛相对于双层岛变得不稳定，双层岛又相对于三层岛变得不稳定，等等，超过一些临界岛尺寸。单层岛作为三维（3D）岛的必要前体出现。单双层转变的临界岛尺寸随着晶格失配的减小而急剧增大，并在失配的临界值处发散。该值在坐标润湿失配相图中划分了Frank-van der Merwe和Stranski-Krastanov模式的区域。单层到多层岛的转变通过2D岛的连续成核和生长（逐层转变）或通过多层岛的成核和横向（2D）生长（多层2D转变）来发生。前者发生在“刚性”覆盖层材料的情况下，并且主要发生在压缩覆盖层中。后者发生在“软”材料的情况下，如铅和铟，主要是在拉伸覆盖层。拉伸薄膜表现出非成核转变相比，压缩薄膜的类成核行为。
2017-06-01 cond-mat.mtrl-sci
Effect of Misfit and Threading Dislocations on Surface Energies of PbTe-PbSe Interfaces
University of Florida（佛罗里达大学）；George Mason University（乔治梅森大学）；Northrop Grumman Corporation（诺斯罗普·格鲁曼公司）
本研究通过模拟揭示了错位和螺位错对PbTe-PbSe界面表面能的显著影响，发现直接键合界面表面能比相干界面低23%，外延界面表面能可降低近50%。
2026-03-03 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Room Temperature Nanoscale Ferroelectricity in Magnetoelectric GaFeO3 Epitaxial Thin Films
我们展示了室温铁电性的磁电GaFeO 3的外延薄膜。压电力的测量结果表明，180度相移的piezoresponse开关时的电场表示纳米级铁电性外延薄膜的镓铁氧体。此外，在存在和不存在外部磁场的情况下的温度相关阻抗分析清楚地揭示了跨磁转变温度的显著磁介电效应。此外，我们的第一性原理计算表明，铁离子不仅负责亚铁磁性，如前所述，但也引起了所观察到的铁电性，使GFO一个独特的单相多铁性。
2013-07-31 cond-mat.mtrl-sci
Magnetocapacitive La0.6Sr0.4MnO3 0.7Pb(Mg0.33Nb0.67)O3 0.3PbTiO3 epitaxial heterostructures
用脉冲激光烧蚀法在LaNiO 3/LaAlO 3（100）衬底上制备了La0.6Sr0.4MnO30.7Pb（Mg0.33Nb0.67）O30.3PbTiO3异质结。铁磁和铁电滞后确定了它们的双铁性。介电行为研究在不同的磁场在很宽的频率和温度范围内显示，在这些异质结构的电容随所施加的磁场。磁电容的出现及其对磁场、磁性层厚度、温度和频率的依赖性表明应变介导的磁电耦合、磁性层的磁阻和Maxwell Wagner效应对所观察到的性质的综合贡献。
2008-04-16 cond-mat.mtrl-sci
Partial decoupling between strain and polarization in mono-oriented Pb(Zr0.2Ti0.8)O3 thin film
用高分辨、变温X射线衍射研究了外延单取向（即c轴垂直于界面）铁电Pb（Zr_（0.2，Ti_（0.8））O_3薄膜的结构演化。获得了完整的晶格参数，它允许估计作为温度的函数的极化的变化，潜在的极化诱导的四方性和弹性之间的差异。计算了失配应变的温度演化，发现与理论温度-失配应变相图符合得很好
2007-05-23 cond-mat.mtrl-sci
Computation of Strained Epitaxial Growth in Three Dimensions by Kinetic Monte Carlo
本文提出了一种计算有应变时异质外延生长的数值方法。所使用的模型是基于一个固体对固体模型与立方晶格。使用球和弹簧型模型将弹性效应合并。生长的膜是使用动力学蒙特卡罗（KMC），它被假定为在机械平衡的膜演变。在衬底中的应变场计算的精确解，这是有效地使用快速傅立叶变换评估。直接计算了生长膜中的应变场。使用共轭梯度法迭代求解所得到的耦合系统。最后，我们在KMC的实现中引入了各种近似，以提高计算速度。数值结果表明，如果错配足够大，则逐层生长是不稳定的，从而形成三维岛。
2005-01-26 cond-mat.mtrl-sci
Doping of epitaxial graphene on SiC intercalated with hydrogen and its magneto-oscillations
我们研究了由氢嵌入产生的准自由单层石墨烯与表面受体态之间的电荷转移。我们考虑了两种受主态密度模型来解释石墨烯中观察到的高空穴密度，并发现了对栅极电压的密度响应。通过研究载流子密度的磁振荡，我们提供了一种实验方法来确定相关的模型。
2011-07-24 cond-mat.mtrl-sci
Growth Conditions and Interfacial Misfit Array in SnTe (111) films Grown on InP (111)A Substrates by Molecular Beam Epitaxy
本研究通过分子束外延法在InP(111)A衬底上制备高质量单晶SnTe(111)薄膜，阐明生长参数对薄膜质量的影响，首次在该异质体系中发现周期性界面失配位错阵列，为IV-VI与III-V族半导体异质集成提供重要基础。
2024-06-21 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial growth of multiferroic Pb(Zr0.57Ti0.43)O3-Pb(Fe2/3W1/3)O3 solid-solution thin films and their magnetoelectric effects
本文报道了用脉冲激光沉积法外延生长单相[Pb（Zr 0.57 Ti 0.43）O3]0.8[Pb（Fe 2/3 W 1/3）O3]0.2（PZT-PFW）固溶体薄膜。X射线衍射测试表明薄膜具有四方晶系结构。该薄膜在室温下表现出铁电性和弱铁磁响应。磁电效应进行了研究，非线性磁电系数进行了测量，发现是可比的多铁性六方锰氧化物，但至少两个数量级小于多晶PZT-PFW薄膜。
2010-01-27 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
Strain-Tunable Magnetocrystalline Anisotropy in Epitaxial Y3Fe5O12 Thin Films
我们证明了在晶格失配的Y3 Al 5 O 12衬底上生长的具有优良结晶质量的外延Y3 Fe 5 O 12薄膜中，磁晶各向异性的应变调谐范围超过一千高斯。铁磁共振（FMR）测量结果显示，Y3 Fe 5 O 12的应变引起的四元畸变的面外和面内单轴各向异性的线性依赖。重要的是，我们发现由逆自旋霍尔效应和FMR线宽展宽确定的自旋混合电导G_r仍然很大：Pt/Y3 Fe 5 O 12/Y3 Al 5 O 12异质结构中的G_r = 3.33 x 10^14 Ohm^-1 m ^-2，与在晶格匹配的Gd 3Ga 5 O 12衬底上生长的Pt/Y3 Fe 5 O 12中发现的值相当。
2013-11-01 cond-mat.mtrl-sci
Grain boundary effects on magnetotransport in bi-epitaxial films of La$_{0.7}$Sr$_{0.3}$MnO$_3$
研究了生长在SrTiO $_3$衬底上的La $_{0.7}$ Sr $_{0.3}$ MnO $_3$（LSMO）薄膜的低场磁输运性质。高质量的LSMO薄膜表现出各向异性的磁电阻效应（AMR），并且在LSMO的居里温度附近有一个磁电阻峰值。使用MgO的种子层和CeO的缓冲层$_2$制备的Bi外延膜显示出由晶界主导的电阻。一个膜被制备为具有完整的种子层和缓冲层，而第二个样品被制备为晶界的2D正方形阵列。这些薄膜表现出i）在低场磁电阻中的低温尾部; ii）具有恒定高场斜率的磁电导;以及iii）非常大的AMR效应。一个模型的基础上的两步隧穿过程，包括自旋翻转隧穿，进行了讨论，并示出与双外延膜的实验结果是一致的。
2000-07-11 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial growth and magnetoelectric relaxor behavior in multiferroic 0.8Pb(Fe1/2Nb1/2)O3-0.2Pb(Mg1/2W1/2)O3 thin films
研究了用脉冲激光沉积法在（001）SrTiO 3衬底上外延生长的0.8Pb（Fe_（1/2）Nb_（1/2））O_3 -0.2Pb（Mg_（1/2）W_（1/2））O_3薄膜的电磁性能。在710 oC和0.2 mbar左右的窄沉积窗口已被确定为实现外延单相薄膜。观察到一个典型的Vogel-Fulcher弛豫型介电和磁化率色散，表明这些薄膜中的磁电弛豫行为类似于散装。我们确定了一个磁簇的冻结温度为36 K，同时观察弱铁磁性通过磁滞回线高达300 K。
2009-10-05 cond-mat.mtrl-sci
Millimeter-sized magnetic domains in perpendicularly magnetized ferrimagnetic Mn4N thin films grown on SrTiO3
使用外延层的畴壁为基础的自旋电子应用程序往往受到阻碍钉扎网站的存在。在这里，我们表明，当沉积Mn4N（10 nm）外延膜，MgO（001）的替代SrTiO 3（001）衬底允许最大限度地减少失配，并获得改善的结晶质量，更尖锐的开关，一个完整的剩磁，高各向异性和显着的毫米级磁畴，直和光滑的畴壁。在电流感生畴壁运动的背景下，
2018-10-31 cond-mat.mtrl-sci
Magnetostriction-driven multiferroicity of MnTe and MnTe/ZnTe epitaxial films
在这里，我们表明，MnTe外延薄膜与锌的混合物结构和MnTe/ZnTe多层膜应显示铁电极化在反铁磁（AFM）有序状态，因此属于多铁性。自发铁电极化是由磁致伸缩剪切应变引起的高离子Mn-Te-Mn键弯曲引起的。铁电极化的取向与AFM矢量的取向耦合，因此可以通过施加外部磁场来控制。由于电、磁序参量的钳制，MnTe中的畴结构由两种机制控制：电偶极子产生的退极化场和磁弹性偶极子产生的去应力场。单畴化电场和磁场的大小取决于样品的形状，并随膜厚的增加而减小。磁畴的磁电性质使得可以通过线性和非线性光学方法（克尔效应、二次谐波产生技术）来可视化磁畴结构。
2008-11-13 cond-mat.mtrl-sci
Disentangling the magneto-optic Kerr effect of manganite epitaxial heterostructures
磁光克尔效应可以探测铁磁薄膜中的磁化反转过程，因此可以作为磁力测量的一种替代方法。克尔效应是波长相关的，克尔旋转可以反转符号，在特定波长处消失。利用极性克尔效应和磁测量研究了铁磁锰氧化物La $_{0.7}$ Sr $_{0.3}$ Mn $_{0.9}$ Ru $_{0.1}$ O $_3$的外延异质结构。锰氧化物层被镍酸盐NdNiO $_3$层隔开或与镍酸盐NdNiO层界面连接。克尔旋转磁滞回线的三层，与两个锰氧化物层的不同厚度的镍酸盐层分开，有有趣的驼峰状功能，当用400 nm波长的光测量。通过研究其他参考样本，我们解开了各个层对环路的贡献：我们表明，驼峰起源于两个不同铁磁层的克尔旋转的相反方向，并结合克尔信号的加性行为。
2022-11-03 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 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
Spin-entropy contribution to thermopower in the [Ca$_2$CoO$_{3-t}$]$_{0.62}$(CoO$_2$) misfits
通过氧气和氩气退火，从相同的陶瓷材料制备了[Ca $_2$ CoO $_{3-t}$ ] $_{0.62}$（CoO $_2$）错配钴酸盐的两个样品，通常表示为Ca $_{3}$ Co $_{3.93}$ O $_{9}$相，导致导电CoO $_{2}$层中不同的载流子浓度，n分别为0.31和0.19孔/Co。电和热输运性质进行了研究的依赖磁场高达140 kOe。磁热能数据揭示了一个额外的自旋熵的贡献塞贝克系数，这是不期望的费米液体字符的载体。它的幅度是前所未有的大，使在零场高达50 $\%$的理论极限k $_B$ / $e$ ln 2 $ = 59 μVK^{-1}$。这种自旋熵贡献随着磁场的增加而逐渐被抑制，并且当温度足够低时甚至观察到饱和。为了理解结果，热电势被处理的纯热力学开尔文公式，所谓的自旋液体模型被唤起，提供了一个原因的自旋熵表现在[Ca $_2$ CoO $_{3-t}$ ] $_{0.62}$（CoO $_2$）失配。
2015-07-15 cond-mat.mtrl-sci
Equilibrium nano-shape changes induced by epitaxial stress (generalised Wulf-Kaishew theorem)
给出了描述相干沉积在晶格失配平面衬底上的孤立三维晶体A的平衡形状的广义Wulf-Kaishew定理。为此目的，形成自由多面体晶体，然后均匀应变以容纳在晶格失配的衬底上。在其弹性非均匀弛豫期间，外延接触保持相干，使得3D晶体拖曳接触区域的原子并在衬底中产生应变场。沉积物的ES通过在恒定体积下最小化总能量（体能和表面能）并考虑体弹性弛豫来获得。我们的主要结果是：（1）外延应变对润湿（粘附）的作用，使全球范围内，它导致增稠的ES。(2)由于应变，ES随尺寸变化。更准确地说，各个方面的延伸变化，一些方面减少，一些其他增加。(3)每个位错入口，必要的塑性松弛太大的晶体突然修改ES，从而在一个急动的方式不同的小面延伸。(4)在所有情况下，通常的自相似性与大小丢失时，失配被认为是。我们举例说明盒形和截棱锥晶体的情况下，这些点。一些实验证据进行了讨论。
2007-06-21 cond-mat.mtrl-sci
Tuning the multiferroic mechanisms of TbMnO3 by epitaxial strain
磁电多铁性领域中的当前挑战是识别允许显示不同磁电响应的状态的受控调谐的系统。在这里，我们表明，原型的多铁性TbMnO 3的多铁性基态的外延应变显着修改。中子衍射结果表明，在高应变薄膜中，磁序从体块状的无公度bc-旋轮结构转变为公度磁序。伴随着磁基态的改变，光学二次谐波产生（SHG）和电学测量表明铁电极化的巨大增加，并且其方向从沿c轴到a轴的变化。我们的研究结果表明，多铁性的急剧变化的结果从开关的自旋电流磁电耦合在体TbMnO 3的对称磁致伸缩外延应变TbMnO 3。实验结果表明，外延应变可以用来控制单相自旋驱动的多铁性态。
2017-03-25 cond-mat.mtrl-sci
Fourfold Symmetry of Anisotropic Magnetoresistance in Epitaxial Fe3O4 Thin Films
研究了在MgO（001）衬底上生长的高质量外延Fe_3O_4薄膜在不同温度下的各向异性磁电阻（AMR）和平面霍尔效应（PHE）的角度依赖性。PHE只包含双重的角度依赖，但AMR低于200K是由双重和四重对称项。基于唯象模型的定量拟合表明，AMR的双重分量的非单调温度依赖性可以归因于项和项之间的竞争。在角依赖性AMR中观察到单向分量。当磁场在垂直于电流的平面内旋转时，也存在四重对称AMR。我们的研究结果表明，AMR和PHE在单晶薄膜中有不同的起源，也证明了AMR的四重对称性的起源是与晶格对称性，而不是在反相界附近的自旋散射。
2011-05-29 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
Large magnetoelectric coupling in multiferroic oxide heterostructures assembled via epitaxial lift-off
外延过渡金属氧化物膜的应变相关功能特性可以通过衬底选择来显著地修改。然而，大的晶格失配阻碍了铁电衬底上的无位错外延生长，其应变状态被施加的电场改变。在这里，我们克服了这种失配的问题，通过沉积的外延膜的铁磁La0.7Sr0.3MnO3的晶格匹配SrTiO 3的单晶衬底上通过SrRuO 3，我们随后溶解的膜，允许无应变的La0.7Sr0.3MnO3的铁电衬底的0.68Pb（Mg 1/3 Nb 2/3）O3 0.32PbTiO 3在不同的晶体取向的转移。铁电畴切换，和伴随的铁电相变，产生大的非易失性的磁化强度的变化，介导的磁畴旋转在由微结构定义的位置-揭示通过高分辨率的矢量图的磁化强度从光电子显微镜数据构建，与X射线磁性圆二色性的对比。在未来，我们的方法可能会被利用来控制任何成分的位错自由外延膜的功能特性。
2020-06-02 cond-mat.mtrl-sci
Effect of epitaxial strain on the magneto-electric coupling of YMnO3 thin films
报道了在蓝宝石（0001）衬底上制备纯相多铁性YMnO_3薄膜的研究。采用脉冲激光沉积技术制备了薄膜，并采用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、能量色散吸收光谱（EDAX）和介电磁场测量技术对薄膜进行了表征。结构表征表明相纯度和外延性质的薄膜。介电响应表明，在30 K附近，远低于体Neel温度~ 70 K的介电常数和tand的异常。介电常数和Tand及其磁场依赖性的这种异常被解释为由于衬底和YMnO 3膜之间的晶格失配的应变的影响。当磁场平行于薄膜的ab平面时，磁电容也有明显的增强。我们的研究结果表明，它是可能的调整的多铁性YMnO 3通过铁弹路线的变化。
2009-07-09 cond-mat.mtrl-sci
Alternating domains with uniaxial and biaxial magnetic anisotropy in epitaxial Fe films on BaTiO3
本文报道了在铁电BaTiO_3衬底上外延铁膜中具有铁弹a-c条畴的畴形成和磁化反转。Fe薄膜在C畴顶面外极化时表现出双轴磁各向异性，而A畴面内晶格伸长通过逆磁致伸缩引起单轴磁弹性各向异性。磁各向异性对称性的强调制导致铁膜中a-c畴图案的完全压印。相邻磁条之间的交换和静磁相互作用进一步影响a和c畴内的磁化反转和斑图形成。
2013-01-07 cond-mat.mtrl-sci
Effect of Site-disorder, Off-stoichiometry and Epitaxial Strain on the Optical Properties of Magnetoelectric Gallium Ferrite
我们提出了一个结合的实验和理论研究证明的作用，网站无序，非化学计量和应变的磁电镓铁氧体的光学行为。在0.8 ~ 4.2 eV能量范围内对脉冲激光沉积的b轴取向的化学计量比镓铁氧体外延薄膜进行了椭偏测量，得到了带隙、折射率和介电常数等光学性质，并与理论计算结果进行了比较。对基态结构的计算表明，GaFeO_3的旋光性主要来自O_2 p-Fe_3 d跃迁。此外，列入网站的无序和外延应变的基态结构显着提高了理论和室温实验数据之间的协议，证实在实验中得到的应变GaFeO 3膜在室温下的网站无序的存在。我们属性的基态光学行为的修改后，列入网站的障碍，以相应的电子能带结构的变化，特别是在Fe 3d状态导致降低带隙的材料。
2012-10-01 cond-mat.mtrl-sci
Demonstration of defect-defect ferromagnetic coupling in Gd doped GaN epitaxial films: A polarization selective magneto-photoluminescence study
用分子束外延技术在c-SiC衬底上生长了掺Gd的GAN外延层，在1.5~K温度下进行了磁场相关的偏振选择性光致发光（PL）研究。已经发现，在GAN中掺入Gd导致产生三种类型的施主类缺陷，其导致在低温PL中的中性施主束缚激子特征。研究表明，所有三个激子功能的自旋翻转散射的速率变得几乎$B$独立的，这表明这些信号必须是源于相互铁磁耦合的缺陷。这是进一步证实了与Si和Gd共掺杂的GAN样品上进行的研究，其中发现的缺陷是铁磁耦合，而Si-施主没有显示出任何参与耦合。
2018-12-13 cond-mat.mtrl-sci
Defect filtering for thermal expansion induced dislocations in III-V lasers on silicon
用于硅光子学的外延集成III-V族半导体激光器具有显著改变信息网络的潜力，但目前，位错限制了性能和可靠性，即使在基于缺陷容限InAs量子点（QD）的激光器中也是如此。尽管低于临界厚度，但这些器件中的QD层包含先前无法解释的失配位错，这有助于非辐射复合。我们在这里证明，这些失配位错形成在生长后冷却期间，由于（1）III-V层和硅之间的热膨胀失配和（2）在有源区中的沉淀和合金硬化的综合影响。通过结合一个额外的亚临界厚度，铟合金失配位错捕获层，我们利用这些机械硬化效应，我们的优势，成功地取代95%的失配位错从模型结构中的QD层。与传统的位错缓解策略不同，捕获层既不减少穿透位错的数量，也不减少失配位错的数量。它只是将失配位错的位置从QD层移开，减少了缺陷对发光的影响。在全激光器中，在QD有源区的上方和下方添加失配位错捕获层可以置换失配位错并大幅提高性能：我们测量到激光阈值电流降低了两倍，输出功率增加了三倍以上。我们的研究结果表明，采用传统的穿线位错减少技术和优化的失配位错捕获层的设备可能最终导致完全集成，商业上可行的硅基光子集成电路。
2020-08-04 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Effects of anisotropic in-plane strains on the phase diagram of BaxSr1-xTiO3 thin film
基于Landau-Devonshire（LD）唯象理论，研究了各向异性面内应变下外延BST 50/50薄膜的相图。与BaTiO 3薄膜不同，BST 50/50薄膜在室温下各向异性失配应变下出现顺电相。计算了BST薄膜的热释电特性，发现热释电峰的位置与各向异性失配应变密切相关。关键词：各向异性面内应变; BST薄膜;相图
2007-12-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Spin-lattice coupling in an epitaxial NdFeO3 thin film
稀土正铁氧体RFeO 3材料由于其优异的磁性和潜在的应用前景而受到广泛的关注。在这里，我们展示了成功的无寄生NFO薄膜的外延合成脉冲激光沉积（001）-SrTiO 3。高分辨率的X射线衍射显示了一个连贯的增长和一个四方形结构的拉伸应变80 nm厚的NFO膜与体斜方晶系的状态相比。室温下的磁测量表明，大块样的反铁磁状态的NFO膜。温度依赖的X射线衍射和磁力测量突出了在尼尔温度下的显著自旋-晶格耦合，而在250°C附近发现了新的磁结构不稳定性，需要进一步研究。
2022-04-14 cond-mat.mtrl-sci
Exceeding 400% tunnel magnetoresistance at room temperature in epitaxial Fe/MgO/Fe(001) spin-valve-type magnetic tunnel junctions
通过调整各层的生长条件，结合溅射沉积Fe层，电子束蒸发MgO势垒和势垒界面调整，在外延Fe/MgO/Fe（001）交换偏置自旋阀磁性隧道结（MTJ）中展示了室温（RT）下417%和3 K下914%的巨隧道磁电阻（TMR）比。当这些层生长在高度（001）取向的Cr缓冲层上时，观察到作为MgO厚度的函数的具有约80%的大的峰谷差的清楚的TMR振荡。在|V| = 0.2~0.5 V时，在dI/dV（平行结构）中观察到了对称微分电导（dI/dV）谱。在3 K时，在dI/dV（平行结构）中出现了具有两个凹陷的精细结构，反映了Fe/MgO/Fe的高度相干隧穿。我们还观察到一个496%的TMR比在RT由2.24 nm厚的CoFe插入在底部的Fe/MgO界面。
2020-11-17 cond-mat.mtrl-sci
Temperature and crystallographic orientation dependence of the anisotropic magnetoresistance in epitaxial Fe65Co35 thin films
Universidad Nacional de Ingeniería（国立工程学院）；Universidad Católica San Pablo（圣保罗天主教大学）；Instituto Balseiro, Universidad Nacional de Cuyo, Comisión Nacional de Energía Atómica（巴尔塞罗研究所，门多萨国立大学，国家原子能委员会）；Instituto de Nanociencia y Nanotecnología (CNEA - CONICET)（纳米科学与技术研究所（国家原子能委员会-国家科学研究和技术委员会））；Comisión Nacional de Energía Atómica（国家原子能委员会）
研究了epitaxial Fe65Co35 薄膜在不同晶向和温度下的各向异性磁电阻特性，通过拟合提取磁各向异性常数，验证了立方各向异性变化，为磁传感器设计提供依据。
2025-12-27 cond-mat.mtrl-sci
