Multiferroicity and Magnetoelectric Coupling in TbMnO3 Thin Films
本文报道了用脉冲激光沉积法在掺Nb的SrTiO_3（001）衬底上生长多铁性TbMnO_3薄膜及其功能特性。通过进行详细的磁性和铁电性能的测量，我们表明，在大块晶体中已知的自旋起源的多铁性可以成功地转移到TbMnO 3薄膜。同时，观察到异常的磁性转变和不寻常的磁电耦合有关的Tb的时刻，这表明在薄膜中的Tb的修改的磁配置相比，散装对应物。此外，它被发现，磁电耦合启用Tb矩甚至可以看到远高于Tb自旋有序温度，这提供了一个更大的温度范围内的磁电控制涉及Tb矩。
2015-12-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Field-induced reversible phase transition and negative differential resistance in In2Se3 ferroelectric semiconducting FETs
本研究通过实验证明In2Se3铁电半导体场效应晶体管中栅极可调负微分电阻源于场致可逆相变，并揭示面内电场驱动层间滑动与应力诱导相变机制，为多功能纳米电子学提供新思路。
2025-09-11 cond-mat.mtrl-sci
Semiconducting nonperovskite ferroelectric oxynitride designed ab initio
本文通过电荷补偿设计原则和密度泛函理论计算，从头设计发现TaON和NbON可形成极性Pca21相，兼具大剩余极化、低切换势垒、负压电效应、可见光吸收和高载流子迁移率，为集成系统提供新型高性能铁电半导体平台。
2023-02-28 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
How semiconducting are ferroelectrics: The fundamental, optical and transport gaps of Na$_{0.5}$Bi$_{0.5}$TiO$_3$-BaTiO$_3$ and NaNbO$_{3}$
Institute of Materials Science, Materials Modelling, Technical University of Darmstadt（达姆施塔特工业大学材料科学研究所材料建模部）
研究通过多种测量方法确定铁电材料Na₀.₅Bi₀.₅TiO₃-BaTiO₃和NaNbO₃的基本、光学和输运能隙，揭示其在能源转换和催化中的应用潜力。
2026-01-08 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectric switching at symmetry-broken interfaces by local control of dislocation networks
具有低能量极化开关的半导体铁电材料为下一代电子器件（如铁电场效应晶体管）提供了一个平台。在过渡金属二硫属化物薄膜的断裂界面处的铁电畴提供了将半导体铁电体的潜力与二维材料器件的设计灵活性相结合的机会。在这里，局部控制的铁电畴在一个轻微扭曲的WS2双层证明与扫描隧道显微镜在室温下，和他们观察到的可逆演变理解使用弦状模型的畴壁网络。我们确定了两个域演化的特征制度：（i）部分螺旋位错的弹性弯曲分离较小的域与孪晶堆叠和（ii）形成完美的螺旋位错合并对初级畴壁。我们还表明，后者作为种子的可逆恢复的反转极化。这些结果开启了利用局部电场实现对原子级薄的半导体铁电畴的完全控制的可能性，这是其技术应用的关键一步。
2022-10-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Phase transitions and ferroelectricity in very thin films: single- versus multidomain state
我们用连续理论讨论了在非常薄的薄膜中铁电相变到单畴和多畴状态。结果表明，在近立方铁电体的域状态可以生存到原子膜厚度，不像单域状态，这几乎总是不稳定或亚稳态。这个结论是有效的，几乎不管电极的性质（金属或半导体）和屏蔽载体是否可能存在于铁电体本身。
2006-06-07 cond-mat.mtrl-sci
Tetramethylbenzidine-TetrafluoroTCNQ: A narrow-gap semiconducting salt with room temperature relaxor ferroelectric behavior
本文修订了TMB-TCNQF4的晶体结构为P2_1/m，并通过介电测量发现其在室温下具有弛豫铁电行为，归因于自旋孤子分隔的铁电纳米畴，同时确认其窄带隙半导体特性。
2021-11-17 cond-mat.mtrl-sci
Hexagonal Rare-Earth Manganites as Promising Photovoltaics and Light Polarizers
铁电材料具有自发的电极化的强度，并且可以用于从非易失性存储器到太阳能电池和光偏振器的各种技术应用中。近年来，六方晶系稀土锰氧化物h-RMnO $_3$（R为稀土离子）由于其复杂的多铁性和高居里温度、高剩余极化等铁电性而引起了人们的广泛兴趣。在这里，我们证明，这些化合物可以作为非常有效的光伏材料，此外，具有显着的光学各向异性性能。采用基于密度泛函理论的第一性原理方法，以h-TbMnO $_3$为代表，预测了该材料在太阳光谱范围内具有较强的光吸收，最大光电转换效率可达33%.我们还预测了一个非凡的光学线性二向色性和线性双折射性能的h-TbMnO $_3$在很宽的光学频率范围内。这些结果揭示了六方晶系稀土锰氧化物作为太阳能电池中的光致发光材料以及作为吸收和双折射光偏振器的未开发潜力。
2015-11-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
On the giant deformation and ferroelectricity of guanidinium nitrate
本文质疑Karothu等人将硝酸胍认定为铁电半导体有机晶体的结论，指出其铁电性和半导体性缺乏实验证实，且因晶体易产生缺陷导致大行程可重复性存疑，同时指出此前相关研究未被充分承认。
2023-05-29 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
High-Performance Nonvolatile Spin FETs from 2D Metallic Ferromagnetic and Ferroelectric Multiferroic Heterostructure
本研究提出利用界面效应调控本征金属二维磁性材料的电子结构，基于CrPS3/Sc2CO2异质结设计的非易失性自旋场效应晶体管实现了超高开关电流比与接近100%的自旋极化电流，为高性能自旋电子器件开发提供新路径。
2025-02-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electric field induced metallic behavior in thin crystals of ferroelectric α-In2Se3
制备了铁电半导体场效应晶体管（FeSmFET），它采用铁电半导体α-In 2Se 3晶体作为沟道材料，而不是传统铁电FET（FeFET）中的栅介质，并从室温到液氦温度进行了测量。这些FeSmFET被发现产生的电极化和电场诱导的金属态在α-In 2 Se 3的重取向的证据。我们的研究结果表明，FeSmFET可以作为一个平台，铁电金属的基础研究，以及在同一设备中的数据存储和逻辑操作的集成的探索。
2020-08-11 cond-mat.mtrl-sci
Tunable vertical ferroelectricity and domain walls by interlayer sliding in $β$-ZrI$_{2}$
垂直铁电性是指由于面内离子位移而产生的净偶极矩，在过渡金属二硫属化合物中被发现后，引起了人们极大的关注。基于第一性原理计算，我们报告的证据强大的垂直铁电性层间滑动的层状半导体$β$ $_{2}$，一个姐妹材料的极性半金属MoTe $_{2}$和WTe $_{2}$。在ZrI $_{2}$的铁电性的微观起源是由于电子电荷的三层内的不对称移位，揭示了一个微妙的相互作用的刚性滑动位移和电荷重新分配到厚度的厚度。我们进一步研究了铁电畴界的变化，并预测了一个稳定的带电畴壁与准二维电子气和高内置电场，可以增加电子迁移率和机电响应的多功能设备。半导体行为和一个小的开关势垒的ZrI $_{2}$持有承诺的新的铁电应用，我们的研究结果提供了重要的见解，为进一步发展slidetronics铁电。
2021-10-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Class of Rashba ferroelectrics in hexagonal semiconductors
我们提出了一类Rashba系统的六角半导体化合物，其中的电控制自旋轨道纹理提供了他们的体铁电性。我们的第一性原理计算揭示了一些这样的材料与大Rashba系数。此外，我们表明，应变可以驱动拓扑相变在这样的材料，导致铁电拓扑绝缘状态。我们的发现可以为Rashba效应，铁电性和拓扑现象之间的相互作用开辟道路。
2016-05-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectricity promoted by cation/anion divacancies in SrMnO$_3$
采用密度泛函理论（DFT）研究了Sr-O空位对对SrMnO $_3$（SMO）电极化的强度的影响.这是由复合氧化物中的铁电性可以通过外延应变以及\textit{via}缺陷化学来工程化的指示激发的。我们的研究结果表明，本征掺杂的阳离子和阴离子双空位可以诱导局部极化在无应变的非极性SMO薄膜和铁电状态可以稳定低于临界应变的化学计量材料。这种极性通过与缺陷对相关的电偶极子及其与缺陷形成时的原子弛豫的耦合来促进，所述缺陷形成时的原子弛豫包围缺陷周围的区域。这表明极性缺陷对影响半导体反铁磁SMO中的应变相关铁电性。对于金属铁磁SMO，我们发现由于更强的电子屏蔽，缺陷偶极子和极化之间的耦合要弱得多。在足够高的浓度下耦合的缺陷对偶极子随着其可切换的取向，从而使他们成为一个有前途的路线，影响复杂的过渡金属氧化物薄膜的铁电转变。
2021-05-19 cond-mat.mtrl-sci
Room-temperature relaxor ferroelectricity and photovoltaic effects in SnTiOx/Si thin film heterostructures
研究了在p型（001）Si衬底上原子层沉积（ALD）40 nm厚SnTiO $_{x}$薄膜的铁电性和光伏效应。这些膜显示出良好饱和的、方形的和可重复的磁滞回线，在室温下剩余极化为1.5 $μ$ C/cm $^{2}$，如通过面外极化对电场（P-E）和场循环测量所检测到的。在白光照射下，自发极化增加，铁电性也随之增强。铁电性表现为弛豫特性，介电峰从约0.001向约0.001移动。T = 600 K，f = 1 MHz至约500 K，100 Hz。此外，我们的薄膜在从可见光到紫外光的宽光谱照射下表现出铁电光伏行为。实验和理论计算相结合，给出了SnTiO $_{x}$薄膜的光学带隙，其光学带隙位于白光光谱的可见光区。我们的研究为开发绿色铁电SnTiO $_{x}$薄膜开辟了一条道路，该薄膜与半导体工艺兼容，可用于各种铁电和介电应用。
2017-02-15 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectricity and resistive switching in BaTiO$_3$ thin films with liquid electrolyte top contact for bioelectronic devices
我们研究了18 nm厚的外延BaTiO $_3$（BTO）薄膜在模型电解质-铁电-半导体（EFS）配置中的铁电和电阻开关行为。该系统是探索其潜在的铁电微电极在生物电子学。通过脉冲激光沉积（PLD）在半导体Nb掺杂（0.5wt\%）SrTiO $_{3}$（Nb：STO）单晶衬底上生长BTO膜。通过压电响应力显微镜（PFM）测量表明裸BTO薄膜的铁电性能。循环伏安法（CV）测量EFS配置，磷酸盐缓冲盐水（PBS）作为液体电解质的顶部接触，表明在双极电流-电压回路的特征铁电开关峰。通过分析EFS器件对单极电压信号的电流响应，证实了所观察到的开关峰的铁电性质。此外，电化学阻抗谱（EIS）测量表明，双极电阻开关的EFS设备，这是由BTO层的rebirth极化状态控制的行为。我们的研究结果代表了实现神经假体植入物和基于铁电微电极的混合神经计算系统的一个组成步骤。
2022-09-16 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
The Ferroelectric Superconducting Field Effect Transistor
本研究在1开尔文以下低温工作的Fe-JoFET中发现铁电性，其基于InAsOI平台制造且用HfO₂作栅极绝缘体，表现出滞后现象，可作为低温超导存储单元且具温度容错性，为混合超导-半导体系统研究及应用提供新方向。
2025-07-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Electron and hole doping of monolayer WSe2 induced by twisted ferroelectric hexagonal boron nitride
本研究发现折叠扭转 hBN 的铁电极化可在相邻单层 WSe2 中诱导局部 n/p 型掺杂，并以 WSe2 作为光学探针实现掺杂类型与密度的界面位置调控。
2023-12-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Surface Screening Mechanisms in Ferroelectric Thin Films and its Effect on Polarization Dynamics and Domain Structures
70多年来，铁电材料一直是凝聚态物理和材料科学的核心研究课题之一，其基础研究和应用研究共同推动着铁电材料的发展。然而，铁电表面，铁电薄膜和纳米结构的关键组成部分，仍然提出了一个重大的理论，甚至概念上的挑战。实际上，铁电相本身的稳定性需要极化电荷的屏蔽。在表面，这可能导致材料的铁电和半导体性质之间的耦合，或者与表面（电）化学的耦合，远远超出了适用于铁电界面的经典模型。本文综述了近年来铁电体表面屏蔽现象的研究进展。我们提供了一个简要的概述，铁电表面的物理学的历史认识，现有的理论模型，既引入屏蔽机制，并探讨屏蔽和相关方面的铁电功能从相稳定性本身的关系。鉴于大多数铁电体存在于多畴状态，我们专注于使用扫描探针显微镜技术的屏蔽现象的本地研究。我们讨论了铁电表面的静态和动态现象，以及横向运输，光，化学和压力刺激下观察到的现象的最新研究。我们还注意到，离子屏蔽的需要，使极化切换耦合的物理-电化学过程，并讨论了非平凡的现象，如混乱的行为在域切换，源于此。
2016-12-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Hidden phase uncovered by ultrafast carrier dynamics in thin Bi2O2Se
本研究通过系统测量不同厚度 CVD 生长 Bi2O2Se 薄膜的拉曼光谱与超快载流子动力学，揭示较薄薄膜中由衬底应变和非平衡态诱导的隐藏铁电相。
2024-01-24 cond-mat.mtrl-sci
Novel Multifunctional Materials Based on Oxide Thin Films and Artificial Heteroepitaxial Multilayers
过渡金属氧化物具有高温超导性、铁磁性、反铁磁性、铁电性甚至多铁性等优良的物理性质。氧化物薄膜技术的巨大进步使我们能够将这些材料与半导体、正常导电、介电或非线性光学氧化物集成在复杂的氧化物异质结构中，为新型多功能材料和各种器件应用提供了基础。在这里，我们报告的组合铁磁，半导体，金属和介电材料的性能在薄膜和人工异质结构，使用激光分子束外延。我们讨论了氧化物为基础的铁磁隧道结，过渡金属-杂质半导体，本征多铁性和人工铁电/铁磁异质结构的制造和表征-后者允许应变效应的详细研究，形成自旋力学的基础。对于表征，我们使用X射线衍射，SQUID磁强计，磁输运测量，和先进的方法，透射电子显微镜的目标是相关的宏观物理性能与微观结构的薄膜和异质结构。
2010-07-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Two-Dimensional Multiferroics: Ferroelasticity, Ferroelectricity, Domain Wall, and Potential Mechano-Opto-Electronic Applications
低维多铁性材料在诸如纳米级换能器、致动器、传感器、光电子器件和非易失性存储器的小型化器件应用中具有很大的前景。在这里，使用第一性原理理论，我们预测，二维（2D）单层IV族单硫族化合物，包括GeS，GeSe，SnS，和SnSe是一类2D半导体多铁性材料，具有强耦合的巨大的面内自发铁电极化和自发铁弹晶格应变，在室温及更高温度下是电稳定的，并且可以通过弹性应变工程有效地调制。它们的光学吸收光谱表现出强的面内各向异性，具有可见光谱激子带隙和相当大的激子结合能，呈现出低维半导体的独特特征。更重要的是，预测的低畴壁能量和小的迁移势垒以及耦合的多铁性有序和各向异性电子结构表明它们具有通过操纵外部电场、机械场和光场来控制内部响应的可调谐多铁性功能器件的巨大潜力，并且使得包括2D铁电存储器、2D铁弹存储器、和2D铁电弹性电非易失性光子存储器以及2D铁电激子光子存储器。
2016-06-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Stabilization of phase-pure rhombohedral HfZrO4 in Pulsed Laser Deposited thin films
控制锆酸铪的晶体结构及其与半导体电极的外延关系具有很高的技术兴趣，因为铁电材料是新兴电子器件的关键成分。采用脉冲激光沉积法在GAN（0001）/ Si（111）模板上外延生长了纯相超薄膜HfZrO 4。由于标准的显微镜技术不允许确定与肯定的薄膜的晶体结构，由于弱散射的氧，微分相衬（DPC）扫描透射电子显微镜是用来允许直接成像的氧柱在膜。结合X射线衍射分析，证明了薄膜的极性和菱面体R3对称性。
2019-11-25 cond-mat.mtrl-sci
Controlling electronic properties of hexagonal manganites through aliovalent doping and thermoatmospheric history
本研究结合理论计算与实验测量，揭示异价掺杂和热大气历史可调控六方锰氧化物YMnO₃的载流子浓度与输运性质，实现导电类型可逆切换，为相关氧化物的半导体性质调控提供通用思路。
2024-11-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
The strain-induced transitions of the piezoelectric, pyroelectric and electrocaloric properties of the CuInP$_2$S$_6$ films
本文研究了半导体电极覆盖的亚铁电CuInP$_2$S$_6$应变薄膜的极化、压电、电卡和热释电性质，发现失配应变对这些性质具有与其他铁电薄膜相反的“反常”影响。
2023-11-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Structural and Optoelectronic Properties of Thin Film LaWN$_3$
本研究针对首个无氧氮化物钙钛矿LaWN₃漏电流大阻碍铁电翻转的问题，采用两步合成法制备薄膜，发现其结构、光电性质对阳离子化学计量比高度敏感，证实了光响应特性，为该材料的应用提供了成分调控方向。
2023-04-28 cond-mat.mtrl-sci
