Nanoscale Bandgap Tuning across an Inhomogeneous Ferroelectric Interface
我们报告纳米级的带隙工程通过一个局部应变的非均匀的铁电界面，这是由可见光激发的探测电压控制。研究了开关光伏效应和光电流的光谱响应，以说明可逆的带隙变化（~0.3eV）。这种局部应变工程的带隙已进一步揭示了原位探针电压辅助价电子能量损失谱（EELS）。相场模拟和第一性原理计算也被用于说明大的局部应变和带隙变化的铁电钙钛矿氧化物。这种可逆的带隙调谐在复杂的氧化物演示了一个框架的理解opticallyrelated行为（光伏，光电发射，光催化剂效应）的影响序参量，如电荷，轨道和晶格参数。
2017-09-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Manipulation of magnetic domain wall by ferroelectric switching: Dynamic magnetoelectricity at the nanoscale
使用电压控制磁性对于应用是高度期望的，但是由于极性和磁性之间的根本矛盾而仍然具有挑战性。在这里，我们提出了一种机制，操纵磁畴壁亚铁磁或铁磁多铁性使用电场。与基于静态畴级耦合的研究不同，本文的磁电耦合依赖于畴壁周围的协同自旋动力学。伴随着极化反转驱动的自旋手征反转，在纳米尺度上实现了畴壁的“滚下坡”运动，从而局部调谐了磁化强度。该机制为通过自旋动力学实现实用、快速的逆磁电函数开辟了一条新的途径。
2021-02-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Subcritical switching dynamics and humidity effects in nanoscale studies of domain growth in ferroelectric thin films
利用偏压扫描探针显微镜研究了c轴取向外延Pb（Zr $_{0.2}$ Ti $_{0.8}$）O $_3$薄膜的铁电畴反转。虽然线性和对数依赖的域大小的尖端偏置和写入时间，分别是众所周知的，我们报告了一个额外的线性依赖相对湿度在28-65%的范围内。我们映射出的开关域的大小作为一个函数的尖端偏置和施加的脉冲时间，并描述了一个生长限制制度非常短的脉冲和成核限制制度非常低的尖端偏置。使用“中断开关”的测量，我们探测的成核制度与亚临界脉冲，并确定了一个令人惊讶的长弛豫时间的顺序为100毫秒，我们涉及到离子的重新分配的表面上和薄膜本身内。
2015-01-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nanoscale Electric Phenomena at Oxide Surfaces and Interfaces by Scanning Probe Microscopy
扫描探针显微镜用于研究和量化两类氧化物系统中的纳米级电学现象，即电活性晶界处的输运和铁电材料的表面行为。结合传统SPM的空间分辨率和常规电学测量的精度，发展了扫描阻抗显微镜（SEM）来研究界面的电容和局部C-V特性。SPM的SrTiO 3晶界结合变温阻抗谱和I-V测量允许找到和理论上证明电场抑制钛酸锶中的电活性界面附近的介电常数的影响。类似的方法被用来研究铁电性能和交流和直流输运行为在一些多晶氧化物。第二部分研究了局域电荷密度对铁电表面化学和物理性质的影响。用变温SPM法测定了吸附的动力学和热力学参数。压电响应力显微镜用于铁电表面上的畴图案的工程。铁电表面的局域光化学活性是一种新的制备金属纳米结构的工具。
2002-09-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Architecture of nanoscale ferroelectric domains in GaMo4S8
铁电畴结构和辅助体热释电测量的局部探针成像进行了在低温下，目的是澄清的轨道驱动的相变在GaMo 4 S8，一个空洞的尖晶石晶体，可以被看作是其GaV 4 S8对应的自旋孔模拟的基本方面。我们采用多重扫描探针技术结合对称性和机械相容性分析，揭示了层次域结构，发展在10-100 nm的规模。所确定的域架构涉及过多的铁电域边界和结，包括电中性和带电配置的初级和次级域壁，以及将中性次级壁转化为两个相反带电的拓扑线缺陷。
2021-01-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic fingerprint of interfacial coupling between CoFe and nanoscale ferroelectric domain walls
铁磁体/多铁性系统中的磁电耦合通常表现为交换偏置效应，其可能具有来自多个源的组合贡献，例如畴壁、化学缺陷或应变。在这项研究中，我们磁性“指纹”的耦合行为的CoFe外延BiFeO 3（BFO）薄膜上生长的磁力计和一阶反转曲线（FORC）。通过FORC分布，阐明了71°、109°和带电铁电畴壁对交换偏置的贡献。在71° DW的BFO上生长的CoFe样品仅表现出矫顽磁力的增强，但交换偏置很小。在具有109° DW和镶嵌DW的BFO上生长的样品表现出大得多的交换偏置，其中主要增强归因于109°和带电DW。基于Malozemoff随机场模型，提出了一个各向异性模型来解释交换偏置增强。这一工作揭示了CoFe/BFO异质界面的交换偏置效应与铁电DW之间的关系，为多铁性器件的分析和设计提供了一条途径。
2016-08-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Reversible nanoscale patterning of WTe$_2$ with a scanning tunneling microscope
Harvard University（哈佛大学）；University of Zurich（苏黎世大学）；Universitat de València（瓦伦西亚大学）；University of Geneva（日内瓦大学）
研究通过扫描隧道显微镜电流脉冲在WTe₂表面实现可逆纳米级图案化，揭示了原子位移对铁电性及Peierls畸变的影响。
2026-05-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nanoscale ferroelectric programming of van der Waals heterostructures
Carnegie Mellon University（卡内基梅隆大学）；University of Pittsburgh（匹兹堡大学）；The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）
通过纳米尺度铁电编程范德瓦尔异质结构，实现对二维材料相的精确操控，开启新相创造路径。
2024-07-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Statistical theory of materials with nanoscale phase separation
被认为是纳米级相分离的材料。这些材料由几个相的混合物形成，使得在一个相内存在具有随机形状和随机空间位置的其他相的纳米尺寸夹杂物。描述了一种用于处理具有纳米级相分离的此类材料的统计特性的一般方法。对随机相位配置进行平均，可以将问题简化为均匀相位副本的集合，其中附加方程定义混合物中不同相位的几何权重。在相位配置上的平均在数学上实现为在流形指示函数上的函数积分。这一过程导致一个有效的重整化哈密顿量的定义考虑到竞争阶段的存在。具有介观相分离的异相系统可以针对不同的物质发生。该方法说明了一个高温超导体与非超导混合物的模型和顺电随机夹杂物的铁电体的模型。
2014-03-28 cond-mat.mes-hall
Ptychographic nanoscale imaging of the magnetoelectric coupling in freestanding BiFeO$_3$
本文利用软X射线叠层衍射成像技术对80 nm自由站立BiFeO$_3$薄膜进行纳米尺度成像，同时分辨铁电畴和64 nm周期反铁磁自旋回旋结构，直接可视化其强磁电耦合及畴结构。
2024-06-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Zeroth-Order Nucleation Transition under Nanoscale Phase Separation
被认为是纳米级相分离的材料。一个系统代表的铁磁和顺磁相的异相混合物进行了研究。经过平均相位配置，重正化哈密顿量推导出描述共存的相位。该系统的特点是直接和交换相互作用和外部磁场。数值研究了系统的性质。稳定性条件定义系统的稳定状态。当温度为零时，系统处于纯铁磁状态。然而，在有限的温度下，对于某些相互作用参数，系统可以表现出一个零级成核过渡之间的纯铁磁相和铁磁相和顺磁相共存的混合状态。在成核转变时，顺磁相的有限浓度通过跳跃出现。
2021-12-18 cond-mat.mes-hall
Graphene separation and stretching induced by piezoelectric effect of ferroelectric domains: impact on the conductance of graphene channel
铁电衬底上石墨烯的pn结已被广泛研究，但铁电畴壁（FDW）衬底的压电效应对石墨烯特性的影响尚未被考虑。由于压电效应，具有相反自发极化的铁电畴条根据施加到衬底上的电压的极性而伸长或收缩。我们表明，交替压电位移的铁电畴表面可以导致交替拉伸和分离的石墨烯区域之间的步骤伸长和收缩域。在FDW中由压电效应引起的石墨烯分离可以引起不寻常的效果。特别地，场效应晶体管中的石墨烯沟道的电导本质上增加，因为拉伸部分中的电子在声学声子上散射。同时，石墨烯电导由铁电自发极化决定，并且在FDW存在下变化很大。所揭示的石墨烯电导控制的压电机制对于下一代基于石墨烯的场效应晶体管、调制器、电换能器和压阻元件是有希望的。此外，我们的研究结果提出了基于压电效应的铁电衬底中的悬浮石墨烯制造方法，该方法不需要任何额外的工艺过程。
2017-09-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nanoscale spectroscopic imaging of phase separation in a correlated material by resonant X-ray holography
纳米尺度的相共存和不均匀性在相关电子材料中普遍存在，存在于掺杂的莫特绝缘体、锰氧化物和高温超导体中。小的长度尺度和缺乏对比度机制使得测量具有高分辨率的相共存的真实空间图像极具挑战性。然而，图像帮助我们理解相共存和畴界如何决定奇异的材料特性。在这里，我们表明，共振软X射线全息，以前用于图像磁畴，可用于图像相分离的纳米尺度。利用线偏振相干同步辐射，我们观察到纳米尺寸的金属畴的成核和生长的绝缘相的原型相关材料VO2。通过对全息图的光谱分辨，我们提取了空间分辨率为50 nm的差分软X射线吸收谱。此外，当与超亮和超短X射线源相结合时，X射线全息术可以捕获纳米尺度的空间变化和时间波动，这些变化和时间波动发生在转变温度附近，或者由飞秒光脉冲引起，而这些变化和时间波动无法用其他成像方法观察到。
2017-11-30 cond-mat.mes-hall
Frustration of Exchange-Striction Ferroelectric Ordering and Growth of Electric Polarization of Phase Separation Domains in R$_{0.8}$Ce$_{0.2}$Mn$_2$O$_5$ (R = Er, Tb) Solid Solutions
研究了稀土离子（R = ErPDMATHABMM，$_3^+$，$_{3.75}^+$）对R $_{0.8}$ Ce $_{0.2}$ Mn $_2$ O $_5$（R = Er，Tb）多铁性材料固溶体介电性能和局部极性相分离畴引起的电极电极化的强度的影响。发现这些参数与以前研究的初始RMn $_2$ O $_5$（R = Er，Tb）晶体的参数有质的不同。它示出的极性相分离域的属性，形成在子系统中的Mn 3+和Mn 4+离子由于这些离子之间的隧道电子具有不同的价态的有限概率是基本上依赖于这些域存在的晶体场的值。发现Er $_3^+$、Tb $_3^+$和Ce $_{3.75}^+$离子的组合影响与RMn $_2$ O $_5$（R = Er，Tb）相比，基本上改变了R $_{0.8}$ Ce $_{0.2}$ Mn $_2$ O $_5$（R = Er，Tb）中的晶场。
2020-04-15 cond-mat.mes-hall
Assessing the nature of nanoscale ferroelectric domain walls in lead titanate multilayers
本研究结合多尺度计算与同步辐射漫散射实验，探究PbTiO3/SrTiO3超晶格中180°畴壁布洛赫分量的性质，发现其对边界条件敏感且非普遍存在，揭示超薄层畴壁结构更复杂。
2024-08-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Switchable polar spirals in tricolor oxide superlattices
越来越多的证据表明，铁电态在纳米尺度上可以表现出迷人的拓扑结构，包括极涡和skyrmions，类似于在铁磁系统中观察到的那些。在这里，我们报告了一种新型的极性拓扑结构，有序阵列的纳米螺旋在三色铁电超晶格系统通过相场模拟的发现。这种极螺旋结构是由精细有序的半涡旋阵列组成，涡核呈波浪状分布。结果表明，该三色体系的居里温度为1000 K，从螺旋结构到面内正交畴结构的相变温度为650 K，比最近发现的极涡超晶格体系具有更高的热稳定性.此外，螺旋结构具有净面内偏振，可以通过实验上可行的无旋面内场来切换。开关过程涉及亚稳态涡旋状态，并且是完全可逆的。
2017-11-03 cond-mat.mes-hall
Nanoscale phase separation in manganites
我们在双交换模型的框架下研究了锰氧化物纳米级相分离的可能性。证明了该模型的均匀倾斜态对于在反铁磁绝缘基体中形成小铁磁液滴是不稳定的。对于铁磁极化子态，我们分析了与电子波函数尾部有关的量子效应，以及反铁磁背景下电子跳跃的可能性。我们发现这些效应导致了极化子态阈值的形成。
2003-01-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Nanoscale phase separation in $La_{0.7}Ca_{0.3}MnO_3$ films: evidence for the texture driven optical anisotropy
LAO衬底上的$La_{0.7}Ca_{0.3}MnO_3$薄膜的红外吸收（0.1-1.5 eV）表现出光谱权重的剧烈温度演化，证明了绝缘体到金属的转变。单晶薄膜显示出很强的线性二向色性，具有异常的光谱振荡和相当弱的温度依赖性。从相分离的概念出发，我们发展了有效介质模型来解释这些效应。薄膜的光学各向异性归因于准金属相的椭球形夹杂物的织构化，所述椭球形夹杂物由薄膜和衬底的失配以及后者的孪晶织构引起。
2002-11-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Low Temperature Nanoscale Electronic Transport on the MoS_2 surface
在低温（30 K）和超高真空条件下，用双探针法测量了二硫化钼（MoS_2）表面的电子输运。两个扫描隧道显微镜针尖被精确地定位在隧道接触中以测量表面电流-电压特性。尖端之间的间隔可控地变化，并使用高分辨率扫描电子显微镜测量。在探针间距为50 nm时测得MoS_2表面的电子能隙（E_S）为1.4eV。此外，在电子间隙外测量的双探针电阻显示出具有双探针分离的2D样行为。
2013-08-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Striped nanoscale phase separation at the metal-insulator transition of heteroepitaxial nickelates
混合相态的成核过程是一级相变的内在特征，通常与局部对称性破缺有关。直接观察显示一阶金属-绝缘体转变（MIT）的材料中出现的混合相区域，为揭示其驱动机制提供了独特的机会。利用光电子发射电子显微镜，我们的图像的绝缘域的纳米尺度的形成和生长的温度驱动的MIT在NdNiO 3外延薄膜。异质外延被发现强烈地确定的相变的纳米级性质，诱导优先形成条纹域沿原子级平坦的阶梯状表面的梯田。我们发现，转变温度的分布是一个内在的本地属性，设置由表面形态和稳定的多个温度周期。我们的数据提供了新的见解到MIT的异质外延镍酸盐，并指出了丰富的，纳米级的现象，在这种强相关的材料。
2016-11-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Nanoscale Dielectric Capacitors Composed of Graphene and Boron Nitride Layers: A First Principles Study of High-Capacitance at Nanoscale
利用自洽场密度泛函理论研究了一种纳米级介电电容器模型，该模型由位于两个相称的金属石墨烯层之间的二维六方h-BN层组成.通过施加垂直于层的电场来实现不同石墨烯层中不同符号的等量电荷的分离。存储的电荷，能量，和金属层之间产生的电势差计算从第一原理的弛豫结构。预测的高电容值表现出超级电容器的特性。本纳米级模型的电容行为与经典的亥姆霍兹模型相比，揭示了关键的量子尺寸效应在小的分离，这反过来又消退的金属平面之间的分离增加。
2013-07-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Polar Coupling Enabled Nonlinear Optical Filtering at MoS$_2$/Ferroelectric Heterointerfaces
复杂的氧化物异质界面和范德华异质结构提供了两个通用的，但本质上不同的平台，探索涌现的量子现象和设计新的功能。然而，这两类材料之间的协同作用所提供的丰富机会还有待确定。在这里，我们报告了一种非常规的非线性光学滤波效应，从单层的MOS $_2$和相邻的铁电氧化物薄膜之间的界面极性对齐。在异质界面处的二次谐波产生响应由下面的铁电畴壁根据其手性而显著增强或几乎完全淬灭，并且可以由极性畴进一步定制。不同于广泛研究的耦合机制驱动的电荷，自旋和晶格，界面剪裁效应是唯一介导的极性对称性，以及通过我们的密度泛函理论计算解释，指向一个新的材料策略的功能设计的纳米级可重构光学应用。
2020-03-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Imaging the nanoscale phase separation in vanadium dioxide thin films at terahertz frequencies
利用无孔散射近场光学显微镜（SNOM）研究了二氧化钒（VO 2）薄膜通过温度诱导的绝缘体-金属转变（IMT）的纳米级光学响应。我们比较了在中红外（MIR）和太赫兹（THz）频率下的过渡图像，使用与低温和高温兼容的定制宽带THz-SNOM。我们观察到，在VO 2膜的空间不均匀性的字符强烈依赖于探测频率。此外，我们发现，个别绝缘（或金属）域有一个依赖于温度的光学响应，在一个经典的一阶相变的假设。我们讨论了这些结果的动力学平均场论计算的二聚体哈伯德模型最近应用到VO 2。
2017-11-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el physics.ins-det
