Orbital degrees of freedom can have pronounced effects on the fundamental properties of electrons in solids. In addition to influencing bandwidths, gaps, correlation strength and dispersion, orbital effects have also been implicated in generating novel electronic and structural phases, such as Jahn-Teller effect and colossal magnetoresistance. In this work, we show for the first time how the orbital nature of bands can result in non-trivial effects of strain on the band structure. We use scanning tunneling microscopy and quasiparticle interference imaging to study the effects of strain on the electronic structure of a heteroepitaxial thin film of a topological crystalline insulator, SnTe. We find a surprising effect where strain applied in one direction affects the band structure in the perpendicular direction. Our theoretical calculations indicate that this effect directly arises from the orbital nature of the conduction and valance bands. Our results imply that a microscopic model capturing strain effects on the band structure must include a consideration of the orbital nature of the bands.
Three-dimensional nanoscale control of magnetism in crystalline Yttrium Iron Garnet
Politecnico di Milano（米兰理工大学）；Università di Perugia（佩鲁贾大学）；Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau（莱茵兰-普法尔茨技术大学凯泽斯劳滕-兰道分校）；Istituto di Fotonica e Nanotecnologie - Consiglio Nazionale delle Ricerche (IFN-CNR)（国家研究委员会光子学与纳米技术研究所）；Dipartimento di Energia, Laboratorio Materiali Micro e Nanostrutturati, Politecnico di Milano（米兰理工大学能源系微纳结构材料实验室）；Istituto Officina dei Materiali del CNR (CNR-IOM)（国家研究委员会材料工坊研究所）
Hedgehog spin texture and competing orders associated with strains on the surface of a topological crystalline insulator
我们研究了Pb $_{1-x}$ Sn $_x$（Te，Se）拓扑晶体绝缘体（001）表面上的自旋重取向现象和相互作用驱动效应。我们的分析是基于一个四带$k\cdot p$模型，它捕获的自旋和轨道纹理的表面状态在低能量周围的$\bar{X}$和$\bar{Y}$点，包括Lifshitz转变。即使没有打破时间反演对称性，我们发现，某些应变，打破镜像对称性可以诱导刺猬状自旋织构与间隙形成的狄拉克点。带隙表面基态的陈数被证明是可调的，通过应变和垂直塞曼场的相互作用。我们还考虑了在驱动竞争订单的相互作用的存在下，应变的影响，并获得相关的相图在平均场水平。低功耗电子产品的潜在应用，我们的研究结果进行了讨论。
Stress-Induced Phase Transitions in Nanoscale CuInP$_2$S$_6$
利用Landau-Ginsburg-Devonshire方法和已有的实验结果，我们重建了层状铁电体CuInP $_2$ S $_6$（CIPS）的热力学势。的介电常数和晶格常数的温度依赖性的分析，为不同的施加压力出乎意料地揭示了在这种材料中的非线性电致伸缩的至关重要的作用。在考虑非线性电致伸缩的情况下，计算了CIPS的温度、压力相图和自发极化。利用重构的四阱热力学势的系数，我们研究了CIPS外延薄膜中的应变诱导相变，以及CIPS纳米颗粒中的应力诱导相变，其形状从长针状到扁圆盘状。我们揭示了失配应变、弹性应力和形状各向异性对纳米级CIPS的极性性质和相图的强烈影响。此外，我们推导出的解析表达式，它允许的纳米级CIPS极性属性的弹性控制。因此，所获得的结果可以是特别感兴趣的纳米级层状纳米铁电体的应变工程。
Topological Crystalline Insulator Nanomembrane with Strain-Tunable Band Gap
精细调节拓扑材料中的带隙和带反转的能力对于新型功能器件的开发是高度期望的。在这里，我们提出了拓扑晶体绝缘体（TCI）的SnTe和Pb $_{1-x}$ Sn $_x$（Se，Te）的独立纳米膜的电子性质是高度可调的工程弹性应变和控制膜厚度，导致可调的带隙和巨大的压电电导率。膜的厚度决定了相对表面上拓扑电子态的杂化，而弹性应变可以通过控制表面态的穿透长度来进一步调节杂化强度。我们提出了一种利用力集中在空间变化宽度的TCI纳米膜中引起的非均匀弹性应变的频率分辨红外探测器。预测的可调谐带隙伴随强自旋织构电子态将为基于TCI纳米膜的压阻器件、热电器件、红外探测器以及节能电子和光电子器件的制备开辟新的途径。
Impact of Strain on Drain Current and Threshold Voltage of Nanoscale Double Gate Tunnel Field Effect Transistor: Theoretical Investigation and Analysis
In-situ Straining of Epitaxial Freestanding Ferroic Films by a MEMS Device
Paul Scherrer Institut（保罗谢勒研究所）；Max Born Institute for Nonlinear Optics and Short Pulse Spectroscopy（马克斯·玻恩非线性光学与超快光谱研究所）；Politecnico di Milano（米兰理工大学）；Laboratory for Mesoscopic Systems, Department of Materials, ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院材料系介观系统实验室）；National Cheng Kung University（国立成功大学）；Center for Quantum Frontiers of Research & Technology (QFort), National Cheng Kung University（国立成功大学量子前沿研究与技术中心）
Nanoscale Mapping of Strain-engineered Excitons in Monolayer WSe$_2$
University of Arizona（亚利桑那大学）；Wyant College of Optical Sciences, University of Arizona（亚利桑那大学怀特光学学院）；United States Naval Research Laboratory（美国海军研究实验室）；Laboratory for Physical Sciences（物理科学实验室）；National Institute for Materials Science（物质材料研究机构）
Characterization of carrier transport properties in strained crystalline Si wall-like structures as a function of scaling into the quasi-quantum regime
Nanoscale magnetic structure of ferromagnet/antiferromagnet manganite multilayers
利用极化中子反射法和磁测量技术，研究了一系列La 2/3 Sr 1/3 MnO 3/Pr 2/3 Ca 1/3 MnO 3（LSMO/PCMO）超晶格在不同反铁磁（AFM）PCMO层厚度（0<= tA <=7.6 nm）下的磁结构.而LSMO在与PCMO的界面处呈现出一些磁阻挫单层，在后者中，发现由于AFM基质中的FM夹杂物的磁性贡献在t_A~3 nm处最大。FM力矩的这种增强发生在层厚度和簇尺寸之间的匹配处，其中FM簇将找到在“非FM”材料内容纳的最佳应变条件。这些结果具有重要的意义，通过显式控制应变调谐相分离。
