Oscillatory Exchange Coupling and Positive Magnetoresistance in Epitaxial Oxide Heterostructures
在具有顺磁性$LaNiO_3$间隔层厚度的铁磁$La_{2/3}Ba_{1/3}MnO_3$层之间的交换耦合中的振荡已经在两种氧化物的外延异质结构中观察到。在RKKY模型中采用{ \it从头算}计算的$LaNiO_3$的能带结构，考虑到强电子散射的间隔内解释这种行为。反铁磁耦合超晶格表现出正的面内电流磁电阻。
2000-04-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Hubbard-Thomas-Fermi Theory of Transition Metal Oxide Heterostructures
我们证明了过渡金属氧化物异质结的Hubbard模型表示中的电荷分布可以用一个近似的能量近似为静电能和均匀三维哈伯德模型能量之和的Hubbard-Fermi理论来描述。当氧化物中的带电原子层近似为具有均匀电荷密度的二维薄片时，静电能被简单地计算。我们发现，该理论可以重现从完全Hartree-Fock理论得到的结果，为各种不同的异质结构。我们还明确地表明，如何利用量子-费米理论来定性地估计一些关键性质。
2007-08-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Tunable magnetic interaction at the atomic scale in oxide heterostructures
我们报告的一些结构相同，但化学上不同的过渡金属氧化物的系统研究，以确定如何材料的特定属性，如组合物和应变影响异质结构的界面处的属性。我们的研究考虑了一系列的结构，包含两层铁磁SrRuO3，与反铁磁绝缘锰氧化物夹在中间。结果表明，如何控制界面铁磁性的强度和相对取向的关联电子材料的方法，通过价态变化和衬底诱导的应变，分别。
2010-10-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
First-Principles Many-Body Investigation of Correlated Oxide Heterostructures: Few-Layer-Doped SmTiO$_3$
相关氧化物异质结构是凝聚态研究中的一个具有挑战性的问题，因为它们的结构复杂性与有效单粒子图像之外的电子态交织在一起。通过探索SmTiO $_3$掺杂几层SrO的相关电子结构，我们提供了这样的系统的复杂性的洞察。此外，它示出如何先进的结合带理论的水平上的Kohn-Sham密度泛函理论与显式多体理论的水平上的动力学平均场论提供了一个足够的工具来应付这个问题。带绝缘，金属和莫特临界电子区域的共存被揭示在个别异质结构与多轨道流形。有趣的轨道极化，金属和莫特层之间的定性变化也遇到了。
2017-09-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Comparative study of LaNiO$_3$/LaAlO$_3$ heterostructures grown by pulsed laser deposition and oxide molecular beam epitaxy
与不同沉积技术相关联的生长条件的变化可以极大地影响复合氧化物异质结构的相稳定性和缺陷结构。我们合成的超晶格的顺磁性金属LaNiO 3和大带隙绝缘体LaAlO 3原子层的分子束外延（MBE）和脉冲激光沉积（PLD），并比较其结晶度，微观结构所揭示的高分辨率透射电子显微镜图像和电阻率。MBE样品显示出更高的堆垛层错密度，但更光滑的界面和通常更高的电导率。我们的研究确定了MBE和PLD生长的机遇和挑战，并作为钙钛矿氧化物沉积技术选择的一般指南。
2017-01-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Resistive hystersis effects in perovskite oxide-based heterostructure junctions
本文报道了氧化物基金属/铁电/金属（MFM）结的电学和结构特性。异质结构由作为金属层的La0.7Ca0.3MnO3（LCMO）和作为铁电层的BaTiO 3（BTO）的叠层组成。采用光刻和氩离子刻蚀技术在LCMO/BTO/LCMO异质结上制备了尺寸为400 × 200 μ m ~ 2的结基器件。测量了MFM结的直流电流-电压特性。在300 K时，器件表现出线性（I-V）特性，而在77 K时，（I-V）曲线表现出一些可重复的开关行为，具有明确的剩余电流。所得到的电阻调制与已经报道的显示电阻切换的铁电层中的电阻调制非常不同。提出了一个模型来解释这些数据
2006-10-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Tunneling Electroresistance Induced by Interfacial Phase Transitions in Ultrathin Oxide Heterostructures
利用铁电控制电子输运是氧化物异质结构中的一项新兴技术。许多以前的研究在FE隧道结（FTJ）利用单独的静电势的差异，引起的FE极化方向的变化，在FTJ。在这里，我们表明，在实践中的两个极化状态之间的结电流比可以进一步提高相关的电子氧化物电极中的静电改性，并FTJs与纳米薄层可以有效地产生一个相当大的电阻比在室温下。为了理解这些令人惊讶的结果，我们采用了一个额外的控制参数，这是相关的电子氧化物的电子和磁性相边界的交叉。在异质界面处的FE诱导的相位调制最终导致增强的电阻效应。我们的研究强调了异质界面自由度之间的强耦合可以在氧化物电子学中产生多功能和新颖的应用。
2013-11-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Observation of strontium segregation in LaAlO$_{3}$/SrTiO$_{3}$ and NdGaO$_{3}$/SrTiO$_{3}$ oxide heterostructures by X-ray photoemission spectroscopy
用脉冲激光沉积法在TiOPDMATHABMN封端的SrTiOPDMATHABMM单晶上生长了不同厚度的LaAlOPDMATHABMM和NdGaOPDMATHABMM薄膜，并用软X射线光电子能谱对其进行了研究。通过改变光子能量$hν$和发射角$Θ$来调整测量的表面灵敏度。与其他元素的芯能级相反，Sr $3d$线显示出对于更高表面灵敏度的意外分裂，表明存在第二种锶组分。从我们的定量分析，我们得出结论，在生长过程中，锶原子扩散远离衬底和偏析在异质结构的表面，可能形成氧化锶。
2014-01-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Tunable perpendicular exchange bias in oxide heterostructures
交换偏置效应是磁存储器和自旋电子器件的重要组成部分。尽管最近的研究已经表明，垂直于器件平面的各向异性提供了优异的热噪声稳定性，但是已经证明在薄膜结构中实现垂直交换偏置是非常困难的。在这里，我们证明了一个强大的垂直交换偏置效应的异质结构的准二维倾斜反铁磁体La $_2$ CuO $_4$和铁磁（La，Sr）MnO $_3$的臭氧辅助分子束外延合成。这种效应的大小可以通过铜酸盐层的掺杂水平来控制。因此，层状氧化物的倾斜反铁磁性是磁性器件中单轴各向异性的一个新的和潜在的强大来源。
2019-09-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Correlated Quantum Phenomena of Spin-Orbit Coupled Perovskite Oxide Heterostructures: Cases of SrRuO3 and SrIrO3-Based Artificial Superlattices
本综述探讨4d和5d氧化物超晶格中自旋-轨道耦合驱动的关联量子现象，涵盖结构调制、电子与磁性质，揭示超晶格设计如何催生新功能。
2023-12-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Defect engineering in oxide heterostructures by enhanced oxygen surface exchange
具有良好控制的组成和结构的材料的合成提高了我们对其固有电输运性质的理解。原子控制生长的最新进展已被证明是至关重要的，使外延氧化物异质结构中的新的物理现象的研究。然而，这些现象可以通过作为掺杂和杂质散射的外部源的缺陷的存在下的影响。因此，控制这种缺陷的性质和密度是必要的，我们要充分了解材料的固有特性，并利用它们在未来的设备技术。在这里，我们表明，掺入的锶铜氧化物纳米层强烈降低了杂质散射在氧化物LaAlO 3-SrTiO 3（001）异质结构的导电界面，打开大门，高载流子迁移率材料。我们建议，这种远程铜酸盐层有利于增强抑制氧缺陷，通过减少异质界面膜系统中的氧交换的动力学势垒。这种受控缺陷工程的设计概念在其中增强的氧表面交换起着至关重要的作用的应用中可能具有显著的重要性。
2013-06-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Microscopic model for the ferroelectric field effect in oxide heterostructures
为了研究含铁电组分的氧化物异质结构，引入了一个描述铁电场效应的微观模型哈密顿量。长程库仑相互作用被纳入作为一个静电势，解决自洽连同电荷分布。一个通用的双交换系统被用作导电沟道，外延连接到铁电栅极。所观察到的铁电屏蔽效应，即界面附近的电荷积累/耗尽，示出驱动界面相变，引起强大的磁电响应和双极电阻开关，定性与以前的密度泛函理论计算。该模型可以很容易地适应其他材料通过修改的导电通道的哈密顿量，它是有用的模拟铁电场效应器件，特别是那些涉及强相关的电子元件从头算技术是很难应用。
2011-09-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Stability of Implanted Transition Metal Dopants in Rock-salt Oxides
假设在具有岩盐晶体结构的氧化物（例如MgO和BaO）中注入的过渡金属（TM）从晶格位置取代阳离子（在MgO的情况下为Mg）。我们发现，并不是所有的植入TM替代阳离子，但可以是稳定的间隙网站以及。用密度泛函理论研究了TM（Sc-Zn）掺杂在MgO和BaO中不同电荷态的稳定性。我们提出了一种有效的方法来计算注入金属的稳定性，让我们预测网站的偏好（间隙或替代）的掺杂剂在主机。我们发现，两个因素支配的间隙位置的偏好：i）相对离子半径和ii）相对氧亲和力的阳离子和TM掺杂剂。如果阳离子的半径比TM掺杂剂大得多，如在BaO中，TM原子总是位于间隙位置。另一方面，如果阳离子的半径与掺杂剂TM的半径相当，如在MgO的情况下，则观察到优选的缺陷位点从取代晶格Mg原子（Sc到Mn）到占据间隙位点（Fe到Zn）的转变。这种转变可以归因于TM原子从Sc到Zn的氧亲和力的变化。我们的结果也解释了Ni和Fe原子注入MgO的实验。这是我们第一次证明TM掺杂剂可以在稳定化合物的间隙位点稳定，这可能会产生奇异的性质。
2019-03-13 cond-mat.mtrl-sci
Atomistic Engineering of Phonons in Functional Oxide Heterostructures
声子工程，即，晶体中的集体晶格振动对于操纵材料的物理性质如热输运、电子-声子相互作用、晶格振动的限制和光学偏振是必不可少的。声子工程的大多数方法在很大程度上限于典型半导体的高质量异质结构。然而，人工工程的声子在各种材料的功能特性，如复杂的氧化物，将产生前所未有的应用相干可调声子在未来的量子声学器件。在这项研究中，我们展示了人工工程的声子在原子级SrRuO 3/SrTiO 3超晶格，其中可调谐的声子模式，通过共焦拉曼光谱观察。特别地，相干超晶格导致声学声子色散的回折，导致太赫兹频域中的带折叠声学声子。我们可以通过原子尺度的精确厚度控制进一步微调频率从1到2 THz。此外，我们观察到一个极性光学声子起源于人工氧化物超晶格中的局部反转对称性破缺，表现出涌现功能。我们的方法的原子级异质结构的复杂氧化物将大大扩展材料系统的量子声学器件，特别是与功能集成的可行性。
2022-02-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Symmetry-Tunable Environment in Functional Ferroic Heterostructures
我们展示了氧化物异质结构的生长后对称性控制的概念。功能氧化物夹在两个铁电层之间，并且通过层选择性电场极化可逆地打开或关闭氧化物成分的位置处的反转对称性。该过程的功能性通过光学二次谐波产生来监测。我们的方法被认为是其他材料和对称性的推广。因此，我们建立铁电三层结构作为器件组件，其中磁驱动的电荷，自旋和应变相关的功能可以被激活和停用。
2013-08-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Modulation of Quantum Transport in Complex Oxide Heterostructures with Proton Implantation
National University of Singapore（新加坡国立大学）；Centre for Ion Beam Applications (CIBA), Department of Physics, National University of Singapore（新加坡国立大学物理学院离子束应用中心）；Leibniz International Joint Research Center of Materials Sciences of Anhui Province, Institutes of Physical Science and Information Technology, Anhui University（安徽大学物理科学与技术研究院安徽省材料科学 Leibniz 国际联合研究中心）；Stony Brook Institute at Anhui University, Anhui University（安徽大学石溪研究所）
本文提出利用质子注入作为精确工具调控SrTiO3基异质结构的界面输运，揭示了低通量下电荷掺杂主导和高通量下无序散射主导的非单调演化，为界面量子态的可控工程提供了新范式。
2025-11-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Nanoscale Phenomena in Oxide Heterostructures
在创建复杂的氧化物异质结构（在两种不同的过渡金属氧化物之间形成的界面）方面的最新进展已经预示着材料和物理研究的新时代，使得能够将一组独特多样的共存物理性质与不断增加的实验控制程度相结合。这些系统已经展示了各种各样的现象，如超导性，磁性和铁弹性，所有这些都是门可调的，证明了它们对基础发现和技术创新的承诺。为了充分利用这种丰富性，有必要在最小尺度上理解和控制物理学，这使得纳米探针的使用至关重要。使用原型LaAlO $_3$ /SrTiO $_3$接口为指导，我们探索了令人兴奋的发展，在物理的氧化物基异质结构，重点是纳米结构和纳米探针，以解开其复杂的行为。
2014-01-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
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
Dimer Mott Insulator in an Oxide Heterostructure
研究了在相关氧化物异质结构中设计人工莫特绝缘体的问题。我们考虑了基于离子不连续掺杂的量子限制的极限，并认为在GdTiO $_3$基质中的单个SrO层的情况下可以实现独特的二聚体莫特绝缘体。在二聚体莫特绝缘体中，电子不是局限于单个原子，而是局限于在两个TiO $_2$平面的双层上形成的分子二聚体上的键合轨道，类似于20世纪90年代研究的哈伯德阶梯的莫特绝缘状态。我们通过从头算和模型哈密顿量研究验证了二聚体莫特绝缘体的存在，并发现对于合理的Hubbard $U$值，它是稳定的和铁磁性的，具有0.65 eV量级的明确的成键/反键分裂，以及显著较小的Mott带隙，其大小取决于$U$。极性不连续性、强结构弛豫和电子关联的综合作用都有助于实现这种独特的基态。
2013-01-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Topological Hall effect in a non-magnetic metal interfaced to a canted antiferromagnetic insulator in perovskite oxide heterostructures
本文报道了 DyFeO$_3$/CaRuO$_3$ 钙钛矿异质界面中由非共面自旋织构产生的拓扑霍尔效应，在 20 K 下观测到相当于 30 T 有效磁场的阶梯状霍尔信号，证明涌现场邻近效应具有普适性并拓展了材料选择范围。
2024-06-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Interface reconstruction in V-oxide heterostructures determined by x-ray absorption spectroscopy
我们提出了一个X射线吸收研究的V氧化态的依赖关系的厚度的LaVO $_3$（LVO）和覆盖LaAlO $_3$（LAO）层的LVO夹在LAO之间的多层结构。我们发现，作为LAO层厚度的函数的V的化合价的变化可以定性地解释由电子重建接口和化学重建之间的过渡。作为LVO层厚度的函数的变化由于在较厚的LVO层的本体中存在相当大量的V $^{4+}$而变得复杂。
2009-06-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ferroelectric Control of Magnetism and Transport in Oxide Heterostructures
磁性和传输是现代电子设备中的两个关键功能成分。在氧化物异质结构中，铁电性可以提供一种新的途径来控制这两个属性通过电操作，这是科学上有趣的和技术上重要的。本文简要介绍了这一快速发展的研究领域的最新进展。将涉及几个分主题。首先介绍了界面磁性的铁电极化调谐，包括磁化强度、易磁化轴、磁相以及交换偏压的调谐。其次，铁电极化的横向和隧道传输调谐将进行审查。
2014-09-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
A first-principles study of helium storage in oxides and at oxide--iron interfaces
基于传统和混合交换相关泛函的密度泛函理论计算已经被用来研究氦在各种氧化物（Al 2 O3、TiO 2、Y2 O3、YAP、YAG、YAM、MgO、CaO、BaO、SrO）中以及在氧化物-铁界面处的性质。在大块氧化物中的氦替代物被证明在能量上比替代氦更有利，但氦与现有空位结合。He在氧化物中的溶解度系统地高于在铁中的溶解度，并且在间隙位点处的自由体积几乎与氧化物的化学组成无关。在大多数氧化物中，他的迁移速度明显较慢，他-他的结合力比铁弱得多。为了量化氦在氧化物-铁界面处的溶解度，考虑两个原型系统（Fe| MgO、Fe |FeO| MgO）。在这两种情况下，他的溶解度显着增强的界面相比，任何一个体相。计算的结果允许构建一个示意性的能量景观的氦在铁中。这些结果的影响进行了讨论的背景下，氦封存在氧化物弥散强化钢，包括界面和晶格应变的影响。
2012-01-14 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Coupling lattice instabilities across the interface in ultrathin oxide heterostructures
氧化物异质界面构成了在凝聚态物质中实现新功能的丰富平台。一个关键的方面是结构和电子性质之间的紧密联系，这可以通过具有不同晶格对称性的界面材料进行修改。在这里，我们确定的$\text{SrTiO}_3$，拓扑晶体金属托管之间的微妙的相互作用的自旋轨道耦合和电子相关性的$\text{SrIrO}_3$，薄膜的电子性质的电子效应的ε-tetraorbic失真。我们证明，低于在105 K的转变温度，$\text{SrIrO}_3$正交结构域直接耦合到四元结构域中的$\text{SrTiO}_3$。这迫使同相旋转轴位于平面内，并在$\text{SrIrO}_3$膜中产生二元畴结构。紧密接近的金属-绝缘体的过渡在介电$\text{SrIrO}_3$导致个别域具有强烈的各向异性的传输特性，由沿同相轴的带宽的减少驱动。钙钛矿中强的结构-性质关系使这些化合物特别适合于界面处的静态和动态耦合，为在氧化物异质结构中实现新功能提供了有前途的途径。
2020-02-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Full oxide heterostructure combining a high-Tc diluted ferromagnet with a high-mobility conductor
我们报告的高居里温度铁磁体层的高迁移率SrTiO 3（STO）基板在低氧压下处理的（La，Sr）TiO 3（Co-LSTO）组成的异质结构的生长。STO//Co-LSTO/LAO/Co隧道结中的垂直自旋相关输运测量表明Co-LSTO中存在大的自旋极化，而STO//Co-LSTO样品的平面磁输运实验证明在T = 10 K时电子迁移率高达10000 cm 2/Vs。在足够高的外加磁场和足够低的温度（H < 60 kOe，T < 4 K）下，还观察到了Shubnikov-de Haas振荡。我们提出了一个广泛的分析，这些量子振荡，并将它们与电子性质的STO，我们发现大的散射率高达~ 10 ps。因此，这项工作开辟了一种可能性，注入自旋极化电流从高居里温度稀释氧化物到同构系统具有高迁移率和大的自旋扩散长度。
2005-12-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Interfacial Magnetism in Complex Oxide Heterostructures Probed by Neutrons and X-rays
磁性复合氧化物异质结构是人们非常感兴趣的，因为在不同材料的界面处的大量现象可以产生全新的物理和潜在的有价值的功能。在外延层氧化物界面处的改变的磁化强度、新颖的磁耦合和涌现的界面磁性正在进行深入的研究，这形成了我们对如何利用这些材料的理解，特别是对于自旋电子学。基于中子和X射线的技术在表征界面磁结构和澄清这一快速发展领域的基础物理方面发挥了决定性作用。在这里，我们回顾了最近的一些实验结果，重点是那些通过极化中子反射计和极化x射线吸收光谱研究。最后，我们提出一些观点。
2015-09-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Microscopic understanding of the orbital splitting and its tuning at oxide interfaces
通过密度泛函理论框架内的Wannier投影，我们能够确定修改后的c轴跳跃和阳离子带之间的能量失配作为氧化物异质结构的$Γ$点周围的$t_{2g}$分裂的主要来源，不包括以前提出的机制，如Jahn-Teller扭曲或电场不对称。界面LaAlO $_3$，LaVO $_3$，SrVO $_3$和SrNbO $_3$与SrTiO $_3$，我们展示了如何调整这种轨道分裂，设计在界面处具有更多$d_{xy}$电子的异质结构。这种“轨道工程”是控制氧化物异质结构界面物理性质的关键。
2012-05-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Interface engineering of quantum Hall effects in digital transition metal oxide heterostructures
拓扑绝缘体的特征在于由自旋轨道耦合驱动的非平凡能带拓扑。要充分探索拓扑绝缘体的基础科学和应用，物质实现是必不可少的。在这里，我们预测，紧束缚模型和第一性原理计算的基础上，沿[111]晶轴生长的钙钛矿型过渡金属氧化物双层是二维拓扑绝缘体的潜在候选者。这些材料的拓扑能带结构可以通过改变掺杂剂离子、衬底和外部栅极电压来微调。我们预测LaAuO $_3$双层膜具有约0.15 eV的拓扑非平凡能隙，这足以在室温下实现量子自旋霍尔效应。有趣的现象，如分数量子霍尔效应，与近平坦的拓扑非平凡带发现在$e_g$系统进行了讨论。
2011-12-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Oxide Heterostructures for Efficient Solar Cells
我们提出了一种未开发的高效率太阳能电池吸收材料：过渡金属氧化物的异质结构。特别是在SrTiO3上生长的LaVO3，其直接带隙在最佳范围内约为1.1 eV，并且具有内部电势梯度，这对分离光生电子空穴对有很大帮助。此外，氧化物异质结构提供了将LaVO_3与诸如LaFeO_3的其他材料组合的灵活性，以实现带隙渐变太阳能电池的更高效率。我们使用密度泛函理论来证明这些功能。
2013-04-08 cond-mat.mtrl-sci
Oxide 2D electron gases as a route for high carrier densities on (001) Si
氧化物异质结界面处形成的二维电子气由于其独特的物理性质和潜在的应用前景而引起人们的广泛兴趣。在常规半导体上生长这种异质结构具有将其功能与半导体器件技术集成的潜力。我们通过在硅上生长$GdTiO_3-SrTiO_3$在传统半导体上演示了2DEG。结构分析证实了异质结的外延生长与突变的界面和高度的结晶度。传输测量表明，传导是一个界面效应，与$\sim 9\times 10^{13} \; cm^{-2}$电子每个接口。良好的协议被证明之间的电子行为的结构生长在Si和氧化物衬底上，验证了这种方法的鲁棒性之间的桥梁实验室规模的样品，一个可扩展的，技术相关的材料系统。
2015-05-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Surface Effects on Oxide Heterostructures
我们报告了表面效应对LaAlO $_3$ /SrTiO $_3$外延异质结构界面电子性质的影响。我们的研究结果是基于第一性原理的电子结构计算以及放松的多层配置，终止于一个pull-LaAlO $_3$表面层。在改变这层的厚度，我们发现，界面导电状态受到几乎刚性的能带位移由于修改后的费米能量。根据实验数据，异质界面的电子性质可以通过改变表面-界面距离来系统地调节。我们预计，这种机制是非常普遍的，适用于大多数氧化物异质结构。
2007-11-06 cond-mat.mtrl-sci
Engineering the Magnetic Transition Temperatures and the Rare Earth Exchange Interaction in Oxide Heterostructures
该研究通过原子级调控双钙钛矿 RE₂NiMnO₆ 超晶格周期，实现居里温度收敛与单一磁转变，并发现界面增强 Nd-Ni/Mn 交换及场致磁矩反转。
2024-06-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Spintronic Functionalities in Multiferroic Oxide-based Heterostructures
同时显示电磁长程序的材料系统的列表很短。然而，氧化物集中了许多多铁性的例子，在某些情况下，具有大的磁电耦合。因此，一个富有成果的研究领域已经出现的同时巩固自旋电子学。多铁性和自旋电子学之间的协同作用是不可避免的，因此多铁性材料中自旋电子功能的表征是相当丰富的。本章的目的是审查氧化物异质结构的磁电耦合证明通过自旋电子功能（即磁阻，各向异性磁阻，巨磁阻或隧道磁阻）。
2017-09-26 cond-mat.mtrl-sci
Interfacial interaction in monolayer transition metal dichalcogenides (MX2)/metal oxide heterostructures and its effects on electronic and optical properties: The case of MX2/CeO2
二维过渡金属二硫属化物（MX 2）/金属氧化物异质结构显示出独特的物理性质，使其成为从太阳能到太阳能转换的各种应用的有前途的材料。理解界面相互作用对于设计具有优异性能的异质结构是非常期望的。本文利用密度泛函理论系统地研究了MX2（M=Mo，W; X=S，Se）/CeO 2异质结中的界面相互作用及其对电子和光学性质的影响。结果表明，MX_2/CeO_2界面相互作用主要取决于硫族元素（X）。特别地，异质结构的带隙变化和导带最低或价带最高处的重要电子态由界面相互作用的强度决定。具有相同硫族元素（X）的MX 2/CeO 2异质结构具有从紫外到近红外的相似吸收光谱。这些结果表明硫属元素（X）是调整MX2/金属氧化物异质结构性能的关键因素。
2016-11-09 cond-mat.mtrl-sci
Synergetic Behavior in 2D Layered Material/Complex Oxide Heterostructures
二维层状材料（2DLM）和复杂的过渡金属氧化物（TMO）之间的结合导致了各种物理和化学现象，这些现象在单独的材料中是无法实现的。最近在石墨烯/SrTiO 3、石墨烯/LaAlO 3/SrTiO 3、石墨烯/铁电氧化物、MoS 2/SrTiO 3和FeSe/SrTiO 3异质结构等系统中的有趣发现包括场效应晶体管中的电压缩放、界面上的电荷态耦合、电化学活性的量子电导探测、基于电荷陷阱的新型存储功能以及大大增强的超导性。在这份进展报告中，我们回顾了各种性质和功能出现在许多不同的2DLM/TMO异质结构系统。结果表明，基于不同物质体系的多维异质结构方法为凝聚态物理和材料科学的研究提供了一个全新的平台。异质结构在技术上也高度相关，因为每种组成材料都是下一代光电器件的有希望的候选材料。
2019-05-08 cond-mat.mtrl-sci
General considerations of the electrostatic boundary conditions in oxide heterostructures
这是一本书的章节，涵盖了氧化物表面和界面的静电稳定性的一般考虑。
2011-05-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Metallic and insulating interfaces of amorphous SrTiO3-based oxide heterostructures
复杂氧化物异质结构界面处的电导限制为探索纳米电子和纳米离子器件提供了新的机会。在这里，我们表明，金属界面可以实现在SrTiO 3基异质结构与各种绝缘覆盖层的非晶LaAlO 3，SrTiO 3和氧化钇稳定的氧化锆薄膜。另一方面，样品的非晶La 7/8 Sr 1/8 MnO 3薄膜上的SrTiO 3基板保持绝缘。界面电导率的结果从附近的界面形成的氧空位，这表明在SrTiO 3基板的表面上的氧化还原反应起着重要的作用。
2012-12-31 cond-mat.mtrl-sci
Strongly coupled phase transition in ferroelectric/correlated electron oxide heterostructures
采用脉冲激光外延法在SrTiO 3衬底上制备了由Pb（Zr 0. 2 Ti 0. 8）O 3和相关电子氧化物（CEO）La 0. 8 Sr 0. 2 MnO 3组成的铁电/相关电子氧化物异质结构。空穴积累在C2 H2O CEO层的铁电层的异质结构，导致在绝缘体-金属过渡的实质上修改。特别是，我们的厚度依赖性的研究表明，在运输和磁性的急剧变化强烈耦合到载流子的铁电场效应，这是局限于界面附近的调制。因此，我们的研究结果提供了重要的证据，强铁电场效应的控制，可以实现在10纳米（10纳米）异质结构，产生至少100,000倍的电阻率变化。
2012-07-19 cond-mat.mtrl-sci
Mechanism for Radiation Damage Resistance in Yttrium Oxide Dispersion Strengthened Steels
基于氧化钇的ODS钢由于其观察到的抗辐射性能而被建议作为潜在的聚变反应堆壁材料。据推测，这种耐辐射性可能与粒子与空位、自填隙原子（SIAs）和其他辐射损伤碎片的相互作用有关。密度泛函理论已被用于在原子尺度上研究这一点。四个不同的界面，一些基于HRTEM观察，铁和氧化钇之间进行了研究。结果表明，Y $_2$ O $_3$ -Fe界面作为一个强大的陷阱与长程吸引的间隙和空位缺陷，允许重组而不改变界面结构。在不改变微观结构的情况下催化消除缺陷解释了ODS钢在辐射蠕变和溶胀方面的改进行为。
2013-10-08 cond-mat.mtrl-sci
The role of interstitial hydrogen in SrCoO$_{2.5}$ antiferromagnetic insulator
氢根据主体材料表现出不同的电荷状态，正如最先进的杂质状态计算所解释的那样。受最近的实验[Nature 546，124（2017）]的启发，我们发现复合氧化物SrCoO $_{2.5}$代表了一个有趣的例子，其中根据常用的跃迁能级计算，间隙H作为深能级中心出现，但在杂质周围没有发现束缚电子。结合电荷差分析、态密度投影和约束磁化强度计算，发现H掺杂电子被非唯一Co离子自发捕获，并通过Hund规则耦合实现完全自旋极化.因此，掺杂系统保持绝缘，而反铁磁交换是轻微的局部扰动。
2018-05-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Nickel oxide-based heterostructures with large band offsets
我们目前的研究结果的异质结构的基础上的p型氧化镍（NiO）与n型氧化物半导体氧化锌（ZnO）和氧化镉（CdO）的电子输运。NiO是应用于（光）电子器件的理想候选物。然而，由于其小的电子亲和势，异质结与大多数n型氧化物半导体表现出导电和价带偏移在异质界面超过1 eV。ZnO/NiO结表现出所谓的II型能带排列，使得电子-空穴复合成为电流可以垂直流过该结构的唯一过程。然而，这些异质结显示出在有效的光电子器件中具有实际用途，如在此通过我们的UV转换透明太阳能电池所例示的。这些器件尽管具有高转换效率，但存在两个连接到II型界面的光激活复合通道，我们在这里更详细地识别和分析其中之一。此外，CdO/NiO接触进行了研究-异质结构，甚至更大的带偏移，从而实现III型带对齐。这种情况在理论上使一个2维电子系统的拓扑保护状态组成的发展。我们目前的实验表明，CdO/NiO异质结构确实主机的导电层，在这两种材料中不存在时，分别研究。
2019-10-29 cond-mat.mtrl-sci
Characteristic Lengths of Interlayer Charge-Transfer in Correlated Oxide Heterostructures
利用层间相互作用控制功能异质结构的原子尺度设计已成为当今最有效的界面工程策略之一。在这里，我们展示了晶体LaFeO3缓冲层对非晶和晶体LaAlO3/SrTiO3异质结构的影响。LaFeO3缓冲层作为一个积极有利的电子受体在两个LaAlO3/SrTiO3系统，导致调制的界面载流子密度，因此金属到绝缘体的转变。对于非晶和晶态LaAlO3/SrTiO3异质结构，当LaFeO3层厚度分别穿过3和6个晶胞时，发现金属到绝缘体的转变。这种不同的临界LaFeO3厚度解释的氧化还原反应介导的和极性灾难为主的电荷转移，控制界面原子接触和超导费米屏蔽效应，分别在不同的特征长度。我们的研究结果不仅揭示了复杂的层间电荷转移氧化物异质结构，但也提供了一个新的路线，以精确定制的电荷转移过程中的功能界面。
2020-03-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
On the origin of field-like spin-orbit torques in heavy metal-ferromagnet-oxide thin film heterostructures
我们测量了不同重金属（HM）/普通金属（NM）间隔层/铁磁体（FM）/氧化物（MgO和HfOx/MgO）异质结构中电流诱导的自旋轨道矩，特别是类场（FL）分量的厚度和温度（T）依赖性。这些样品中的FL扭矩源自由HM中的自旋霍尔效应（SHE）产生的自旋电流。对于足够薄的FM层，该自旋电流的大部分可以到达FM/氧化物界面，T相关的自旋散射可以产生强FL扭矩，在某些情况下，与NM/FM界面处施加的扭矩符号相反。
2016-08-16 cond-mat.mtrl-sci
Enhanced two dimensional electron gas charge densities at III-III/I-V oxide heterostructure interfaces
本文采用密度泛函理论研究了III-III/I-V氧化物界面的电子和原子重构。特别是，在这些界面处，观察到二维电子气（2DEG）的原型LaTiO 3/SrTiO 3异质结构的界面电荷密度的两倍。此外，示出的传导电子的带有效质量的显着减少，这表明可能的电子迁移率的增强是可以实现的。这些发现代表了化学调制2DEG的框架，从而提供了一个平台，通过该平台可以探索电子约束的基本物理学，并对现代微电子器件产生影响。
2012-01-18 cond-mat.mtrl-sci
Novel phenomena in transition-metal oxide thin films and heterostructures with strong correlations and spin-orbit coupling
本文综述了受强关联与自旋-轨道耦合作用的过渡金属氧化物薄膜及异质结的实验与理论研究，介绍了异质结结合关联与拓扑产生的新型物态，并展望了该领域的未来研究方向。
2025-04-17 cond-mat.mtrl-sci
Interface Design Beyond Epitaxy: Oxide Heterostructures Comprising Symmetry-forbidden Interfaces
本文提出一种基于薄膜转移、无需外延生长的新型界面制备方法，成功实现了对称性不匹配的蓝宝石与SrTiO3之间的原子级清洁界面，并观察到莫尔型重构，突破了传统外延的对称性限制。
2024-03-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Inverse spin Hall effect in a complex ferromagnetic oxide heterostructure
复合氧化物异质结构是后CMOS多功能器件的热门候选材料。特别是在自旋电子学应用中，铁磁氧化物可能发挥关键作用，因为它们可以表现出非常高的自旋极化。实际上，在自旋电子学中已经有大量的例子，特别是在自旋泵浦和逆自旋霍尔效应（ISHE）\cite{Azevedo2011, Czeschka2011, Hahn2013, Obstbaum2014}领域。虽然复合氧化物在这些实验中被用作自旋电流的来源，但它们从未被证明可以作为表现出ISHE的自旋阱。在这里，我们表明，在异质结构组成的La $_{0.7}$ Sr $_{0.3}$ MnO $_{3}$（LSMO）和SrRuO $_{3}$（SRO）的低温铁磁体SRO可以作为一个自旋阱，并表现出相当大的ISHE，甚至低于其居里温度持续。这一结果为全氧化物异质结构在自旋电子学中的应用开辟了新的可能性，并可能显著地扩展自旋霍尔效应及相关现象的研究。
2015-06-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Oxide layer dependent orbital torque efficiency in ferromagnet/Cu/Oxide heterostructures
本研究针对轨道转矩效率的决定机制问题，系统探究不同氧化物下Cu/氧化物界面轨道Rashba-Edelstein效应主导的轨道转矩变化，发现其变化幅度约2倍，且Cu与氧的电子跃迁是关键因素，为界面手性轨道Rashba织构的材料设计提供依据。
2023-07-19 cond-mat.mtrl-sci
Chemical state detection and charge transfer in complex oxide heterostructures via in situ Auger Electron Spectroscopy
University of Southern California（南加州大学）
本研究通过原位Auger电子能谱技术，实现了对复杂氧化物异质结构中氧化状态和电荷转移过程的高精度检测，为界面化学的监控与控制提供了新的方法。
2025-12-27 cond-mat.mtrl-sci
Electrical Control of Large Rashba Effect in Oxide Heterostructures
对于自旋电子器件，非常需要通过外部电场有效地调谐的大Rashba效应。利用第一性原理计算，我们证明了在Bi（Sc/Y/La/Al/Ga/In）O3/PbTiO 3异质结构中，大的Rashba分裂被锁定在导带底，费米能级的位置通过其化学计量比被精确控制。在对称和非对称异质结构中分别实现了完全可逆的Rashba自旋织构和Rashba分裂强度随铁电极化反转的剧烈变化。通过人工调节局域铁电位移和轨道杂化，证实了局域电势梯度和轨道重叠对劈裂强度剧烈变化的协同作用。这些结果提高了在自旋电子器件中利用Rashba自旋轨道耦合的可行性。
2019-09-09 cond-mat.mtrl-sci
Decoupling carrier concentration and electron-phonon coupling in oxide heterostructures observed with resonant inelastic x-ray scattering
本文报道了用共振非弹性X射线散射方法在$n$ SrIrO $_3$ / $m$ SrTiO $_3$超薄超晶格中观察到的多声子卫星特征。随着$n$和$m$值的变化，能量损失谱显示出声子卫星相对强度的系统演化。使用封闭形式的解决方案的横截面，我们提取的变化，在电子-声子耦合强度作为$n$和$m$的函数。结合到SrTiO $_3$层中的可忽略的载流子掺杂，这些结果表明，电子-声子耦合的调谐可以有效地与掺杂解耦。这项工作展示了一种可行的方法来提取超晶格中的电子-声子耦合，并揭示了一种潜在的路线，用于调整这种耦合，这往往是与超导性的SrTiO $_3$为基础的系统。
2018-10-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
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
Localized vs. delocalized character of charge carriers in LaAlO3/ SrTiO3 superlattices
理解氧化物层间的导电性、超导性和磁性的本质对于设计采用氧化物异质结构的电子器件具有极其重要的意义。我们证明了共振非弹性X射线散射可以直接探测氧化物异质结构中的载流子。我们的研究外延生长的LaAlO 3/SrTiO 3超晶格明确揭示了本地化和离域Ti 3d载流子的存在。这两种载流子是由界面处的极性不连续引起的氧空位和电子转移引起的。这一结果可以解释报道的理论计算和实验测量的载流子密度值之间的差异LaAlO 3/SrTiO 3异质结构。
2010-11-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Interface relaxation and electrostatic charge depletion in the oxide heterostructure LaAlO3/SrTiO3
执行密度泛函理论内的分析，我们开发洞察氧化物异质结构LaAlO 3/SrTiO 3的结构和电子性质。静电表面效应从内部晶格畸变分解，以澄清它们的相互作用。我们首先研究了无表面多层膜系统的界面弛豫，并分别研究了衬底-薄膜系统的表面效应。虽然在界面处的TiO 6八面体的伸长增强了金属性，但由于电荷耗尽的增加，膜厚度的减小具有相反的效果。然而，这两种效应的相互作用，反映了在基板膜系统的全晶格弛豫，强烈依赖于膜的厚度。薄膜厚度小于4层LaAlO 3时，TiO 6畸变图案的反转导致绝缘状态。
2009-03-30 cond-mat.mtrl-sci
