Emergence of Chiral Dynamical Multiferroicity in a Ferroelectric Lattice Nonadiabatically Driven by Ultrafast Achiral Electric Fields
University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）
本研究证明超快非手性电脉冲可在BaTiO$_3$莫尔铁电晶格中通过非绝热偶极响应产生手性动力学多铁性，确立偶极子质量为可调控自由度，为纯电超快磁控制开辟新途径。
2026-09-24 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Critical Dynamics of Ferroelectric Phase Transition in Pb$_{1-x}$Ge$_{x}$Te
利用光抽运探测技术研究了Pb $_{1-x}$ Ge $_{x}$ Te在铁电相变温度T $_{c}$以上和以下的电子激发和相干软声子的瞬态响应。当温度从低温侧接近T $_{c}$时，相干软模出现大的红移和严重的过阻尼衰减，当温度高于T $_{c}$时，相干软模消失。瞬态电子响应在T $_{c}$上呈现突变。用铁电相变解释了声子和电子动力学的临界行为。
2006-12-19 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast terahertz-field-driven ionic response in ferroelectric BaTiO$_3$
与电场操纵铁电体中的极化相关的动态过程在很大程度上仍然未知，但从根本上决定了铁电材料和器件的速度和功能。在这里，我们应用亚皮秒的持续时间，单周期太赫兹脉冲作为超快电场偏置的原型BaTiO $_3$铁电薄膜与原子尺度的响应探测飞秒X射线散射技术。我们发现，施加垂直于铁电极化的电场驱动大幅度位移的钛原子沿铁电极化轴，相当于内置的位移与内在的极化和不相干的跨单元格。这种效应与铁电极化在皮秒时间尺度上打开然后关闭的动态旋转有关。这些瞬态极化调制之后，由铁电软模式的共振激发驱动的长寿命的振动加热效应，反映在c轴四方性的变化。这里描述的超快结构表征，使直接比较与第一性原理为基础的分子动力学模拟，获得良好的协议。
2016-10-31 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast x-ray diffraction of a ferroelectric soft mode driven by broadband terahertz pulses
在太赫兹频率范围内的强烈的，几个周期的脉冲具有很强的潜力，在电子基态的固态材料的振动模式的控制方案。在这里，我们报告了一个实验，使用单周期太赫兹脉冲直接激发晶格振动的铁电材料$\mathrm{Sn_2P_2S_6}$和超快X射线衍射，以量化所产生的结构动力学。由太赫兹脉冲的瞬态电场驱动的阻尼谐振子模型很好地描述了Sn $^{2+}$离子沿铁电软模的运动。最后，我们描述了这个模型的非谐扩展，它预测在峰值太赫兹频率场为790 kV/cm的域的相干开关。
2016-02-17 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast reversal of the ferroelectric polarization by a midinfrared pulse
我们计算了由飞秒中红外脉冲引起的铁电极化动力学。Mankowsky等人，物理修订版信函118，197601（2017）。这是由于激发的红外激活声子与铁电模式的非线性耦合或铁电模式本身的激发取决于脉冲频率。首先，我们写出了LiNbO $_3$晶体对称不变热力学势，包括电场和非线性声子耦合项。在经典近似下，我们数值求解了由该势确定的声子坐标的运动方程。我们解释了在实验中观察到的瞬态极化反转的作用的去极化电场，这是由于在极化域边界的束缚电荷，并给出了一个合理的估计值。我们认为，极化可能最终逆转时，这个领域是屏蔽。
2019-10-11 cond-mat.mtrl-sci
Domain Wall Acceleration by Ultrafast Field Application: An Ab Initio-Based Molecular Dynamics Study
优化铁电体的当代高频应用要求铁电开关和畴壁（DW）运动在超快场脉冲的基本理解，而后者的微观理解是迄今为止不完整的。为了弥补这方面的知识差距，从头算为基础的分子动力学模拟被用来分析动力学的180$^ \grad #DW的原型铁电材料钛酸钡3。讨论了超快场如何激发系统中的偶极子，以及它们如何通过瞬态负电容弛豫到稳态。令人兴奋的是，DW速度的一个巨大的提升与局部偶极子作为壁运动的成核中心的非平衡开关有关，这种提升可以允许通过施加场脉冲的形状来调整局部铁电开关速率。
2022-04-20 cond-mat.mtrl-sci
Optimal Routes to Ultrafast Polarization Reversal in Ferroelectric LiNbO3
本研究通过冻结声子法建模LiNbO₃的太赫兹光致超快极化反转，发现7太赫兹软模直接激发比18太赫兹高频模式激发的永久极化反转效率更高，且非谐耦合对反转场强模拟结果影响显著。
2023-12-15 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Sliding Ferroelectric Switching in Bilayer Hexagonal Boron Nitride Revealed by Deep Learning Molecular Dynamics
Department of Materials Engineering, the University of Tokyo（东京大学材料工程系）；Institute of Industrial Science, the University of Tokyo（东京大学工业科学研究所）
研究通过深度学习分子动力学揭示双层六方氮化硼中超快滑移铁电开关机制，采用数据驱动框架预测Born有效电荷，实现大规模非平衡分子动力学模拟，验证了单域刚性滑移的可行性。
2026-04-30 cond-mat.mtrl-sci
Field-induced ultrafast modulation of Rashba coupling at room temperature in ferroelectric $α$-GeTe(111)
Rashba材料已经成为自旋电子学原型设备中自旋-电荷转换的理想场所。其中，$α$ -GeTe（111）是一种非中心对称的铁电（FE）半导体，其强自旋-轨道相互作用引起巨Rashba耦合。它的室温铁电性最近被证明是一种基于可切换极化的新型高能效非易失性存储器件。目前基于电场的应用，写入和读取过程可以通过使用飞秒（fs）光脉冲来胜过，这需要探索在该时间尺度上对铁电性的可能控制。本文利用时间和角度分辨光电子能谱（tr-ARPES）研究了$α$ -GeTe（111）的电子能带结构的室温瞬态动力学。我们的实验揭示了由表面光电压（SPV）介导的fs时间尺度上的Rashba耦合的超快调制，即对应于晶格畸变增强13%的增加。这为控制$α$ -GeTe（111）和量子异质结构中的FE半导体材料中的FE极化开辟了途径。
2022-04-25 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio phonon dispersion curves and interatomic force constants of barium titanate
用第一性原理方法计算了立方BaTiO_3的声子色散曲线，并与实验结果进行了比较。所得曲线与Yu和Krakauer [Phys.Rev.Lett. 74，4067（1995）]。他们揭示了相关的原子位移沿<100>链的铁电不稳定性的起源。一个简化的模型表明，当十几个排列的原子耦合时，会发生自发的集体位移。最近邻的Ti和O原子之间的纵向原子间力常数相对较弱，在相邻的细胞中的Ti原子之间的比较。然而，Ti和O位移之间的小耦合似乎是再现铁电不稳定性所必需的。
1997-06-30 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Suppression of the Ferroelectric Instability in KTaO$_3$
我们用X射线自由电子激光研究了钽酸钾铁电体\kto在上述带隙光激发下的超快晶格动力学。我们使用超快近UV（中心波长266 nm和50 fs脉冲持续时间）激光来光激发穿过间隙的电荷载流子，并通过使用来自直线加速器相干光源（LCLS）的脉冲（中心波长1.3 nm和$< 10$ ~fs脉冲持续时间）记录遍及多个布里渊区的X射线扩散强度来探测超快晶格动力学。我们观察到的扩散强度的变化，我们的结论是与硬化的软横向光学和横向声学声子分支沿$Γ$ $X$和$Γ$ $M$。使用从密度泛函理论（DFT）的基态和激发态原子间力常数，并假设声子种群可以描述的随时间变化的温度，我们拟合的准平衡热扩散强度的实验随时间变化的强度。我们得到了瞬时晶格温度和光激发载流子密度作为时间延迟的函数。DFT计算表明，光激发将电荷从氧$2p$衍生的$π$ -键轨道转移到Ta $5d$衍生的反键轨道，进一步抑制了铁电不稳定性，增加了立方顺电结构的稳定性.
2022-01-26 cond-mat.mtrl-sci
Anisotropic light-electron-phonon coupling and ultrafast carrier separation in ferroelectric BaTiO$_3$
Universität Konstanz（康斯坦茨大学）；Indian Institute of Science Education and Research Berhampur（印度科学教育与研究学院贝尔汉普尔分校）
通过超快电子衍射和电磁场电子显微镜，发现铁电BaTiO$_3$中光激发导致各向异性电子-声子耦合，并观察到超快电子-空穴对在铁电场下的分离。
2026-06-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Ultrafast decoupling of polarization and strain in ferroelectric BaTiO$_3$
本研究通过激光激发铁电BaTiO$_3$，发现极化与应变在350飞秒内超快解耦，极化由光激发电子主导，为太赫兹光实现可逆极化切换和多铁性光控提供新途径。
2025-03-25 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast switching of sliding ferroelectricity and dynamical magnetic field in van der Waals bilayer induced by light
本研究针对电场调控范德华双层滑动铁电性存在的问题，提出激光脉冲调控方案，通过模拟证实其可实现铁电切换并产生多方向动态磁场，拓展了相关材料的器件应用潜力。
2024-03-12 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Anisotropic Polarization Dynamics of Electronic Ferroelectrics LuFe2O4
本文利用飞秒时间分辨 SHG 研究 LuFe2O4 单晶，发现 800 nm 光激发诱导面内极化减弱、c 轴极化增强的隐藏态，证明电子铁电性可实现飞秒尺度调控。
2024-05-10 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast optical route to coupled ferroelectric and altermagnetic switching
University of Science and Technology Beijing（北京科技大学）；Renmin University of China（中国人民大学）
提出利用超快激光在电荷序诱导的交变磁铁电体LiV₂F₆中同时实现铁电极化和交变磁开关，通过对称性分析和TDDFT计算验证。
2026-06-18 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Following Strain-Induced Mosaicity Changes of Ferroelectric Thin Films by Ultrafast Reciprocal Space Mapping
利用超快X射线衍射（UXRD）实验研究了铁电体PbZr0. 2Ti0. 8O3（PZT）薄膜中的相干声子传播，并将其作为时间分辨倒易空间映射（RSM）分析，以同时观察面内和面外结构动力学。的PZT的马赛克结构导致耦合的激发面外膨胀到面内晶格动力学上的皮秒时间尺度，这是没有观察到的面外压缩。
2013-01-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Proposal for ultrafast switching of ferroelectrics using mid-infrared pulses
提出了一种利用中红外脉冲实现铁电极化超快开关的方法。这涉及用强中红外脉冲选择性地激发铁电材料的最高频率$A_1$声子模式。该模式的大振幅振荡向晶格提供单向力，使得其由于两个模式之间的$g Q_{\textrm{P}} Q_{\textrm{IR}}^2$类型的非线性耦合而沿着最低频率$A_1$声子模式坐标位移。第一性原理计算表明，这种耦合在过渡金属氧化物铁电体中很大，并且耦合的符号是晶格在开关方向上位移。此外，我们还发现最低频率的$A_1$模具有很大的$Q_{\textrm{P}}^3$阶非谐性，当抽运振幅不断增大时，这种非谐性会导致电极化的强度发生不连续的开关。
2016-01-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Colossal terahertz emission with ultrafast tunability based on van der Waals ferroelectric NbOI$_2$
本文发现范德华铁电半导体NbOI$_2$具有比ZnTe高一个数量级的太赫兹发射效率，并揭示了其与铁电极化相关的机制，同时演示了双泵浦方案下的超快相干调控，为高性能太赫兹器件奠定基础。
2024-12-11 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Nonlinear phononics in 2D SnTe: a ferroelectric material with phonon dynamical amplification of electric polarization
利用强太赫兹场实现铁电性的超快光控制已经引起了人们极大的兴趣。在这里，我们表明，两个光学声子之间的非线性相互作用的SnTe，一个二维的面内铁电材料，使一个动态放大的电极化的强度在亚皮秒的时间域。我们的第一性原理的时间依赖性模拟表明，红外激活的面外声子模式，泵浦到非线性制度，自发地产生面内运动，导致整流振荡的面内电极化的强度。我们认为，这种动态控制的铁电材料，通过非线性声子激发，可以用来实现超快控制的光伏或其他非线性光学响应。
2020-10-26 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
Structural evidence for ultrafast polarization rotation in ferroelectric/dielectric superlattice nanodomains
弱耦合铁电/介电超晶格薄膜异质结构表现出复杂的纳米级极化配置，从竞争的静电，弹性和畴壁贡献的自由能的平衡而产生。这些配置的一个关键特征是偏振可以局部地具有不沿着薄膜表面法线方向的显著分量，同时保持零净面内偏振。PbTiO 3/SrTiO 3薄膜超晶格异质结在SrTiO 3上的导电SrRuO 3底部电极上具有纳米尺度横向周期的室温条带纳米畴图案。超快时间分辨X射线自由电子激光衍射和散射实验表明，上述带隙光脉冲诱导快速传播的声脉冲和扰动的域扩散散射强度所产生的纳米级条纹域配置。与400 nm的光激发，观察到两个单独的声脉冲：高振幅的脉冲产生的强烈的光吸收在底部电极和较弱的脉冲所产生的退极化场屏蔽效应，由于吸收直接在超晶格内。纳米畴漫散射强度的皮秒尺度变化与由于均匀极化铁电体的极化-四方性耦合而导致的比预期更大的极化变化一致。偏振变化是一致的，而不是通过在条纹偏振结构的域边界处的偏振的面内分量的重新取向而促进的偏振旋转。这些铁电异质结构内的复杂的稳态配置导致先前仅通过选择大块晶体组合物可获得的极化旋转现象。
2021-07-09 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast polarization switching in BaTiO$_3$ by photoactivation of its ferroelectric and central modes
本研究利用机器学习力场的分子动力学模拟飞秒激光脉冲对BaTiO3的光激发，发现通过选择性激发铁电与中心模式声子，可在数百飞秒内反转极化方向或结合弱场切换至对称等效方向。
2023-12-03 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Sr-induced dipole scatter in BST: Insights from MD simulations using a transferable bond valence-based interatomic potential
为了设计下一代铁电体，对其宏观性质的微观理解是至关重要的。经典的分子动力学模拟是实现铁电和介电现象的原子描述的一种手段。以前，我们已经表明，原子间势的基础上的键价分子动力学（BVMD）方法可以用来研究结构相变，铁电畴成核，畴壁迁移在几个钙钛矿氧化物和固定成分的二元和三元合金。然而，大多数现代器件使用可变组成的钙钛矿氧化物合金，例如Ba $_x$ Sr $_{1-x}$ TiO $_3$（BST）。在本文中，我们扩展我们的键价的方法BST固溶体，并在这样做，表明每个元素的潜在参数是不同的$x$材料之间的转移。使用这种潜力，我们进行BVMD模拟调查的温度和成分的晶格常数，钛位移，BST的铁电极化的依赖性，发现我们的预测与实验和第一性原理理论相匹配。此外，基于对局部偶极分布的详细分析，我们证明了Sr取代Ba扰乱了偶极，降低了全局极化，并增强了铁电-顺电相变的有序-无序特性。
2019-05-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spectral dynamics of topological shift-current in ferroelectric semiconductor SbSI
固体中的光激发引起电子/空穴在不同电子能带之间的跃迁。如果固体缺乏反转对称性，这些电子跃迁支持自发光电流，这是由于构成电子带的拓扑特征;贝里连接。这种光电流，称为移位电流，预计将出现在初级光激发过程的时间尺度上。通过探测发射的太赫兹电磁波，我们观察到了原型铁电半导体中位移电流的超快时间演化。通过将激发光子能量扫过带隙，作为太赫兹发射源的超快电子动力学突然改变了其性质，反映了Berry连接对带间光学跃迁的贡献。移位激发携带净电荷流，并且随后是电子-声子相互作用的亚皮秒时间尺度上的电子云的摆动。了解这些实质性的特点，转移电流将铺平道路，其应用于超快传感器和太阳能电池。
2018-01-31 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast dynamics of ferroelectric polarization of NbOI$_{2}$ captured with femtosecond electron diffraction
本文利用超快透射电子衍射与偏转测量研究了二维NbOI₂纳米晶体的激光诱导极化动力学，发现紫外激发后极化先被抑制后恢复并过冲，且恢复过程伴随相干声学声子与压电响应，为飞秒尺度铁电序参量探测提供了新方法。
2025-04-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Indirect but Efficient: Laser-Excited Electrons Can Drive Ultrafast Polarization Switching in Ferroelectric Materials
为了提高下一代铁电电子器件的效率，需要新的控制铁电极化开关的技术。虽然大多数先前的研究试图通过激发声子来诱导偏振切换，但这些实验技术需要复杂且昂贵的太赫兹源，并且尚未完全成功。在这里，我们提出了一种新的机制，通过激光调谐的基础动态势能面快速，有效地切换FE偏振。使用含时密度泛函计算，我们观察到超快开关的FE极化BaTiO 3在200 fs内。激光脉冲可以引起电荷密度重新分布，从而降低原始FE电荷顺序。这种激励导致理想的和高度定向的离子力，总是相反的原始FE位移。我们的新机制使FE偏振与光脉冲，可以从现有的800 nm实验激光源产生的可逆切换。
2019-06-07 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Terahertz-Field-Induced Ferroelectricity in Quantum Paraelectric SrTiO$_3$
“隐藏相”是物质的亚稳态集体状态，通常在平衡相图上无法访问。这些相可以在其他常规材料中拥有奇异的特性，因此可以实现新的功能和应用，但它们的发现和使用仍处于早期阶段。利用强太赫兹电场激发，我们表明，一个超快相变到一个隐藏的铁电相可以动态诱导的量子顺电SrTiO $_3$。晶体对称性的降低导致声子激发谱的急剧变化。我们的研究结果表明集体相干控制材料结构，其中一个单周期场驱动离子沿微观路径直接导致其位置在一个新的晶相上的超快时间尺度。
2018-12-27 cond-mat.mtrl-sci
Conduction Band Structure and Ultrafast Dynamics of Ferroelectric $α$-GeTe(111)
本研究利用高重复频率极紫外飞秒激光的时间分辨ARPES，首次测定了铁电α-GeTe(111)全布里渊区的导带结构与0.85 eV间接带隙，探究了其非平衡载流子动力学及主导散射机制，为相关理论计算提供了实验参考。
2025-06-12 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast spin-nematic and ferroelectric phase transitions induced by femto-second light pulses
光诱导相变的锰氧化物$\rm Pr_{1/3}Ca_{2/3}MnO_3$已被模拟使用模型哈密顿量，捕获强相关的电荷，轨道，晶格和自旋自由度的动态。它的参数已从第一性原理计算中提取。超过飞秒光脉冲的临界强度，材料经历从非共线到共线反铁磁相的超快和非热磁相变。光脉冲根据光的偏振选择性地激发自旋极化相或铁电相。该行为可以追溯到Mn-三聚体之间的光致铁磁耦合，即在三个Mn-位点上离域的极化子。极化引导极化晶体聚合成确定目标相的铁磁链的不同图案。
2020-11-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Deformation-Potential-Driven Photostriction in Layered Ferroelectrics
University of Arkansas（阿肯色大学）；Smart Ferroic Materials Center and Institute for Nanosciences & Engineering, University of Arkansas（阿肯色大学智能铁电材料中心与纳米科学与工程研究所）；Université Paris-Saclay, CentraleSupélec, CNRS, Laboratoire SPMS（巴黎-萨克雷大学、中央苏佩莱克学院、法国国家科学研究中心、SPMS实验室）；Tel Aviv University（特拉维夫大学）
层状铁电体中，变形势主导光电striction效应，揭示多层SnS在铁电域内驱动极轴膨胀的机制，为超快光机械转换提供新平台。
2026-08-14 cond-mat.mtrl-sci
Visualizing Nanoscopic Acoustic Mode Competition in van der Waals Ferroelectric
Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室）；University of Wisconsin–Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）；The University of Texas at Dallas（德克萨斯大学达拉斯分校）
本研究通过超快电子显微镜和衍射技术，揭示了范德瓦尔铁电体中三种声学声子的纳尺度竞争，揭示了极化-应变各向异性耦合及声子散射在退相干中的作用。
2026-02-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Using ultrashort optical pulses to couple ferroelectric and ferromagnetic order in an oxide heterostructure
利用时间分辨二次谐波（SHG）技术研究铁电/铁磁氧化物异质结构，实现了超快时间尺度上电磁序耦合的全光检测和控制.我们利用飞秒光脉冲改变Ba $_{0.1}$ Sr $_{0.9}$ TiO $_{3}$（BSTO）/La $_{0.7}$ Ca $_{0.3}$ MnO $_{3}$（LCMO）异质结的自旋取向，并利用二次谐波选择性地探测铁电响应。在这种异质结构中，泵浦脉冲光激发LCMO中的非平衡准粒子，这些准粒子在几十皮秒的时间尺度上经历自旋晶格弛豫之前与声子快速相互作用。这减少了LCMO中的自旋-自旋相互作用，通过磁致伸缩对BSTO施加应力。然后，这通过压电效应在比从LCMO到BSTO的激光诱导热扩散快得多的时间尺度上修改FE极化。因此，我们已经证明了超快间接磁电效应介导的FE/FM异质结构通过弹性耦合，与时间尺度主要由自旋晶格弛豫FM层。
2015-01-08 cond-mat.mtrl-sci
Coexistence of coupled magnetic phases in epitaxial TbMnO3 films revealed by ultrafast optical spectroscopy
利用超快光泵浦-探测光谱技术，通过TbMnO 3薄膜的时域特征，揭示了多铁性薄膜中反铁磁/铁电和铁磁耦合有序的共存.我们的观察结果解释了一个理论模型，描述了不同的磁性储层之间的耦合。这些结果可以指导研究人员创造新型多铁性材料，将铁磁、反铁磁和铁电特性结合在一种化合物中。
2012-09-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Machine-Learning-enabled ab initio study of quantum phase transitions in SrTiO$_3$
本研究结合自洽谐和近似与机器学习原子间势，探究了$^{18}$O取代对SrTiO$_3$量子相变的影响，成功重现了实验同位素效应并揭示了相空间特性，指出定量预测相图仍具挑战。
2025-08-14 cond-mat.mtrl-sci
Terahertz radiation by ultrafast spontaneous polarization modulation in multiferroic BiFeO$_3$ thin films
利用飞秒激光脉冲对多铁性BiFeO $_3$薄膜中载流子激发的自发极化进行超快调制，从而产生太赫兹辐射.从BiFeO $_3$薄膜辐射的太赫兹脉冲被澄清，直接反映自发极化状态，引起的记忆效应在一个独特的风格，使太赫兹辐射，即使在零偏置电场。我们的研究结果的基础上，我们展示了潜在的方法，铁电非易失性随机存取存储器的非破坏性可读性和铁电畴成像显微镜使用太赫兹辐射作为一个敏感的探针。
2005-10-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Machine-Learning Interatomic Potential for Twisted Hexagonal Boron Nitride: Accurate Structural Relaxation and Emergent Polarization
本文构建并验证用于扭转hBN的Gaussian Approximation Potential，结合紧束缚模型精确计算小扭转角下的结构重构与极化，结果在室温下仍与实验吻合。
2025-03-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Domain-engineered ferroelectric BiFeO$_3$ thin films for efficient bias-free THz emission
本研究通过工程化铁电畴构型，证明多畴BiFeO$_3$薄膜可增强太赫兹发射，并揭示超快屏蔽为主要机制，为无偏置太赫兹源提供设计参数。
2026-10-02 cond-mat.mtrl-sci
Role of Domain Walls on Imprint and Fatigue in HfO2-Based Ferroelectrics
本研究采用DREAM-Allegro网络方案构建HfO2机器学习模型，揭示疲劳和印刻现象与E-path和T-path切换路径密切相关，并提出倾斜电场可有效抑制疲劳并提升器件性能。
2024-07-27 cond-mat.mtrl-sci
Deep Learning of Accurate Force Field of Ferroelectric HfO$_2$
HfO $_2$基薄膜铁电性的发现为利用这种硅兼容铁电体实现低功耗逻辑电路和高密度非易失性存储器开辟了新的机会。铁电体的功能性能与其在有限温度下对外部刺激（如电场）的动态响应密切相关。分子动力学是研究大尺度和时间尺度上动力学过程的理想技术，尽管它在新材料中的应用经常受到经典力场的有限可用性和准确性的阻碍。在这里，我们提出了一个基于深度神经网络的HfO $_2$原子间力场，它是使用并发学习过程从{ \em ab initio}数据中学习的。该模型的潜力是能够预测的结构特性，如弹性常数，状态方程，声子色散关系，和相变障碍的各种Al 2 O3多晶型物的准确性与密度泛函理论计算。利用等压-等温系综分子动力学模拟再现了HfO $_2$的温度驱动铁电-顺电相变的实验序列，进一步证实了该模型势的有效性.我们提出了一个通用的方法来扩展模型的潜力HfO $_2$相关的材料系统，包括掺杂剂和缺陷。
2020-10-30 cond-mat.mtrl-sci
Multistate Control of Nonlinear Photocurrents in Optoferroelectrics via phase manipulation of light field
本研究通过光场相位调控在光铁电体中实现非线性光电流多态控制，揭示了贝里曲率多极矩与极化反转的关联，为超快光铁电器件研发提供了新途径。
2025-02-22 cond-mat.mtrl-sci
On the theory of ferroelectric solid solutions
本文介绍晶格模型在铁电固溶体中的应用。通过引入晶格结构，考虑了原子间相互作用势的短程部分。在有效场近似中考虑了长程部分。导出了各分量对偏振贡献的平均值的计算公式。得到了居里温度与溶液组成关系的一般方程。对Pb $_{1-x}$ Sn $_x$ TiO $_3$体系的居里温度进行了理论计算。
2010-12-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Exactly solvable model of uniaxial ferroelectrics
将一个精确可解的无限程势格子模型应用于单轴铁电体。得到了任意温度下自由能随序参量变化的渐近精确表达式。考虑了晶格晶胞的热膨胀效应。给出了临界点附近自由能的序参量幂展开式。对朗道展开式进行了修正。特别是，它表明，与外部字段的被加数包含一个贡献的更高的权力超过序参量。关键词：晶格模型，自由能，相变，长程原子间作用势，居里温度，极化PACS：05. 20.- 05.70 a，82.65。R
2011-05-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Competing Lattice and Defect Dynamics Govern Terahertz-Induced Ferroelectricity in Quantum Paraelectric SrTiO$_3$
University of Electronic Science and Technology of China（电子科技大学）；Institute of Electronic and Information Engineering, University of Electronic Science and Technology of China（电子科技大学电子信息工程学院）；Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics, Institute of Physics, Chinese Academy of Science（中国科学院物理研究所凝聚态物理国家实验室）
本研究揭示了太赫兹脉冲通过竞争晶格和缺陷动力学诱导SrTiO₃中的瞬态铁电性，证实了缺陷介导的竞争在光诱导铁电性中的核心作用。
2025-12-08 cond-mat.mtrl-sci
Quantum Geometric Origin of Strain-Induced Ferroelectric Phase Transitions
本文提出应变通过能带反转改变电子-声子耦合Berry曲率极性，进而导致声子软化和铁电相变，并在BiOCl单层及多种材料中验证了该量子几何机制。
2025-02-07 cond-mat.mtrl-sci
Coherent seeding and control of dynamical ferroelectricity by phonon anharmonicity
Peking University（北京大学）；Beihang University（北京航空航天大学）；Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院物理研究所）；Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics（北京凝聚态物理国家研究中心）；Beijing Academy of Quantum Information Sciences（北京量子信息科学研究院）
利用太赫兹激发软声子模式在中心对称的PbTe中诱导出铁电态，并通过双脉冲协议实现相干放大和抑制，揭示了非谐模式耦合作为控制量子材料功能性的通用策略。
2026-06-23 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Machine-learning-guided exploration of domain walls in the hybrid improper ferroelectric Ca3Ti2O7
NTNU Norwegian University of Science and Technology（挪威科技大学）；Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学）；Durham University（杜伦大学）
本研究利用群论和机器学习原子间势探索Ca3Ti2O7中的复杂畴壁结构，通过电荷感知训练降低形成能误差70%，并揭示低能反极性极化切换路径。
2026-09-29 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast simultaneous manipulation of multiple ferroic orders through nonlinear phonon excitation
本研究通过非线性声子激发在BiFeO₃中实现铁电与反铁磁序的同时超快调控，揭示其耦合机制，为多铁性序调控及超短时间尺度动力学研究提供新途径。
2024-01-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Dynamically induced multiferroic polarization
本研究提出在非极性非磁性材料中利用超短激光脉冲激发声子模式以瞬态诱导铁电极化和磁化的机制，通过控制激光和声子手性实现多铁极化的调控，为超快时间尺度上控制多铁性提供新途径。
2024-04-24 cond-mat.mtrl-sci
Continuous crossover between insulating ferroelectrics and the polar metals: \textit{Ab initio} calculation of structural phase transitions of Li$B$O$_3$ ($B$ = Ta, W, Re, Os)
本文利用自洽声子理论计算LiBO3（B=Ta, W, Re, Os）的结构相变，预测LiWO3为极性金属，并揭示电子掺杂导致铁电绝缘体与极性金属之间通过屏蔽长程Li-O相互作用实现连续过渡。
2024-04-01 cond-mat.mtrl-sci
A wrong ground-state structure of HfO$_2$ predicted by machine-learning interatomic potentials based on the PBE functional
College of Integrated Circuits and Micro-Nano Electronics, and Key Laboratory of Computational Physical Sciences (MOE), Fudan University（复旦大学集成电路与微纳电子学院，教育部计算物理科学重点实验室）
发现基于PBE泛函的机器学习势预测HfO2的I41/amd结构比已知基态P21/c更稳定，错误源于PBE泛函过度稳定含六配位Hf-O八面体的低密度结构。
2026-06-12 cond-mat.mtrl-sci
A ferroelectric junction transistor memory made from switchable van der Waals p-n heterojunctions
Zhejiang University（浙江大学）；King Abdullah University of Science and Technology（阿卜杜拉国王科技大学）；Wenzhou University（温州大学）；Chinese Academy of Sciences（中国科学院）；South China Normal University（华南师范大学）；Xidian University（西安电子科技大学）
本文提出了一种基于可调异质结的铁电接合晶体管存储器，具有低漏电流、高稳定性和快速操作性能，适用于神经形态计算。
2026-05-07 cond-mat.mtrl-sci
Ultra-fast electric field control of giant electrocaloric effect in ferroelectrics
基于固态电热效应的环境友好型制冷技术的研究引起了人们极大的兴趣。在这里，我们指出，负ECE与快速冷却速率（$\approx$ 10 $^{11}$ K/s），可以通过驱动固体晶体的高温相与适当设计的电场脉冲。具体而言，我们预测，一个超快的电场脉冲可以导致负ECE高达35 K的PbTiO $_3$发生在几个皮秒的时间尺度。通过阐明绝热不可逆过程中ECE的机理，我们得到并分析了这些结果;除了用熵重分配对ECE的传统解释外，我们简单地用内能重分配的概念来描述ECE。电场对铁电晶体起作用并重新分配其内能。动能如何重新分布决定了温度的变化，并强烈依赖于电场的时间分布。我们对PbTiO $_3$和BaTiO $_3$的全原子分子动力学模拟支持了这一观点。基于这一改进的理解，ECE，我们提出了策略，诱导巨和负ECE。这项工作提供了一个更一般的框架，以了解欧洲经委会和突出的机会，电场工程控制设计的快速和有效的冷却技术。
2017-01-08 cond-mat.mtrl-sci
Observation of a Novel Lattice Instability in Ultrafast Photoexcited SnSe
利用超快光脉冲驱动功能材料进入具有新性质的非平衡态的兴趣越来越大。传统观点认为，上述间隙光激发的行为类似于提高电子温度，并且在最终状态下缺乏所需的选择性。在这里，我们报告了一种由SnSe中的超快能隙以上激发引起的新型非热晶格不稳定性，SnSe是IV-VI类半导体的代表，由于其多重晶格不稳定性，它为用超快脉冲调节材料功能提供了丰富的平台。新的晶格不稳定性伴随着最低频率A $_g$声子的急剧软化。该模式先前已被确定为在热驱动相变到Cmcm结构的软模式。然而，通过定量重建的原子位移从时间分辨的X射线衍射的多个布拉格峰和激发密度，我们表明，超快光激发与近红外（1.55 eV）光，诱导一个不同的结构与Immmm对称性的失真。SnSe的Imm结构是岩盐结构的正交畸变，并且不会在平衡状态下发生。密度泛函理论（DFT）计算表明，光致Imm晶格不稳定性是由Se 4 $p$ -和Sn 5 $s$ -衍生带的电子激发引起的，这些带位于费米能级以下，不能被热激发.这些结果对单硫族化合物及相关材料的热电、铁电和拓扑性质的光学控制具有重要意义。更一般地说，这些结果强调了需要超快结构探针来揭示不同的原子尺度动力学，否则在传统光谱学中太微妙或不可见。
2021-12-06 cond-mat.mtrl-sci
