Giant Phononic Anisotropy and Unusual Anharmonicity of Phosphorene: Interlayer Coupling and Strain Engineering
磷烯是一种新兴的二维直接带隙半导体材料，具有不同于石墨烯、二硫化钼等二维材料的独特结构和电子性质，在纳米电子和光电领域具有广阔的应用前景。声子作为最重要的集体激发之一，是器件性能的核心，因为它们与电子和光子的相互作用决定了材料的载流子迁移率和发光效率。在这里，通过详细的第一性原理研究，它表明，单层磷烯表现出巨大的声子各向异性，值得注意的是，这种各向异性是完全相反的，它的电子对应，可以有效地调整应变工程。通过对单层磷烯的整个布里渊区进行采样，发现了几个“隐藏”方向，沿着这些方向，小动量声子被应变“冻结”，具有最小程度的非谐性。出乎意料的是，这些“隐藏”的方向与通常研究的扶手椅和曲折方向有本质的不同。光也洒在层间耦合的各向异性少层磷烯通过检查刚性层振动。磷烯的这些高度各向异性和应变可调的特性为其在热管理、热电子学、纳米电子学和声子学中的应用提供了新的可能性。
2015-02-02 cond-mat.mtrl-sci
Electronic Instability and Anharmonicity in SnSe
二元化合物SnSe表现出创纪录的高热电性能，主要是因为其非常低的热导率。通过电子结构和声子的第一性原理计算，研究了导致SnSe低热导率的强声子非谐性的原因.结果表明，Jahn-Teller不稳定性的电子结构是负责高温晶格畸变之间的Cmcm和Pnma相。阐明了声子模的耦合和相变机制，强调了与杂化反常铁电体的联系。电子轨道和晶格动力学的耦合不稳定性是导致SnSe中超低热导率的强非谐性的起源。利用这种键的不稳定性产生强的非谐性，可能会提供一个新的理性设计高效的热电材料。
2016-05-04 cond-mat.mtrl-sci
Unusual Ferroelectricity of Trans-Unitcell Ion-Displacement and Multiferroic Soliton in Sodium and Potassium Hydroxides
我们展示了第一原理的证据，迄今未报道的类型的铁电性与超长离子位移的氢氧化钠和氢氧化钾。即使是少量的质子空位也可以完全改变质子从单胞内到跨单胞的转移模式，产生具有移动磁性和极强极化的多铁性孤子，其极化强度比大多数钙钛矿铁电体高几个数量级。它们的薄膜的垂直极化对去极化场是鲁棒的，通过感测可切换的金属/绝缘状态来呈现具有非破坏性读出和超高开/关比的各种2D铁电场晶体管设计。
2018-10-06 cond-mat.mtrl-sci
Unusual polarization patterns in flat epitaxial ferroelectric nanoparticles
近年来，外延铁电纳米岛的兴趣迅速增长，这是由于它们在器件，特别是超密度存储器方面的潜力。“自下而上”（自组装）纳米尺度技术的最新进展已经打开了制造高质量外延铁电纳米岛的机会，所述纳米岛具有分别为lnm和20 nm量级的极小厚度和横向尺寸。另一方面，最近出现的强大的探针，如piezoresponse力显微镜（PFM），使成像的局部域结构与子10 nm的分辨率。尽管有这些发展，在外延铁电纳米岛的极化模式缺乏一个清晰的理解，和一些重要的特性，如铁电性的临界横向尺寸，尚未建立。在这里，我们进行从头算研究的非电极外延Pb（Zr0.5Ti0.5）O3和钛酸钡纳米岛，并显示存在的失配应变和/或各向异性能驱动的新的偏振模式。结果允许解释的数据和设计的铁电纳米结构与定制的响应外部场。
2008-05-22 cond-mat.mtrl-sci
Unusual behaviour of the ferroelectric polarization in PbTiO$_{3}$/SrTiO$_{3}$ superlattices
采用离轴射频磁控溅射法制备了PbTiO $_{3}$ /SrTiO $_{3}$超晶格。利用X射线衍射和压电原子力显微镜研究了PbTiO $_{3}$与SrTiO $_{3}$的比例变化对铁电极化的影响。对于PbTiO $_{3}$层厚度大于结构中使用的3单元晶胞SrTiO $_{3}$厚度，发现极化随着PbTiO $_{3}$厚度减小而减小。这一观察结果证实了退偏场在薄膜中的极化降低中的主要作用。对于PbTiO $_{3}$与SrTiO $_{3}$之比小于1的样品，观察到不能用静电考虑来解释的铁电性的令人惊讶的恢复。
2005-06-17 cond-mat.mtrl-sci
Unusual Ferroelectricity Induced by the Jahn-Teller Effect: A Case Study on Lacunar Spinel Compounds
Jahn-Teller效应是指由于简并电子态的存在而导致晶体（或非线性分子）中的几何畸变降低。通常，Jahn-Teller失真不是极性的。最近，人们发现具有尖晶石结构的GaV_4S_8在TJT = 38 K时发生了从立方结构到铁电菱面体结构的Jahn-Teller畸变。在这项工作中，我们进行了一个一般的群论分析，以显示如何以及何时的Jahn-Teller效应引起铁电性。在此基础上，我们发现GaV_4S_8铁电体的Jahn-Teller畸变是由于母相的非中心对称性和与两个低能T_2声子模有关的强电子-声子相互作用引起的。有趣的是，GaV_4S_8不仅是铁电的，而且是铁磁的，其易磁化轴沿着铁电方向。这表明GaV_4S_8是一种多铁性材料，其中外部电场可以控制其磁化方向。我们的研究不仅解释了GaV 4S 8中的Jahn-Teller物理，而且为寻找和设计新的铁电和多铁性材料开辟了一条新的途径。
2015-09-14 cond-mat.mtrl-sci
Photoinduced suppression of the ferroelectric instability in PbTe
电子和声子之间的相互作用驱动了大量与技术相关的材料特性，包括铁电性，热电性和相变行为。在许多IV-VI、V族和相关材料的情况下，这些相互作用很强，并且材料存在于电子和结构相变附近。它们非常接近相不稳定性，在各种性质之间产生脆弱的平衡。典型的例子是碲化铅，其初期的铁电行为已与大声子非谐性和热电性。对PbTe的实验测量揭示了异常的晶格动力学，特别是在软横光学声子分支。这已被解释在两个巨大的非谐性和局部对称性破缺由于偏心的铅离子。所观察到的异常引起了新的理论和计算兴趣，这反过来又重新关注电子-声子相互作用驱动PbTe和相关材料中的晶格不稳定性的程度。在这里，我们使用傅里叶变换非弹性X射线散射（FT-IXS）表明，自由载流子的光注入稳定的顺电态。在约束密度泛函理论（CDFT）计算的支持下，我们发现光激发削弱了与共振成键和初期铁电性有关的沿立方方向的长程作用力。这表明了带边附近的电子态在确定平衡结构中的重要性。
2015-11-11 cond-mat.mtrl-sci
Unusual topological polar texture in moiré ferroelectrics
本文利用PFM在扭曲hBN中观测到极性半子与反半子网络及畴壁三次极性反转，并通过理论模拟揭示其源于莫尔铁电性与压电性竞争，为莫尔铁电体极性织构提供实验证据。
2024-12-25 cond-mat.mtrl-sci
Unusual Nonlinear Optical Responses in Layered Ferroelectric Niobium Oxide Dihalides: Origin and Manipulation
实现大的和高度可调谐的二阶非线性光学（NLO）响应，例如，二次谐波产生（SHG）和体光伏效应（BPVE）是发展现代光学和光电子器件的关键。最近，二维范德华铁电体NbOX 2（X = Cl，Br或I）被发现表现出异常大的各向异性二次谐波。然而，NbOX 2中NLO响应的物理起源和可能的可调谐性仍然不清楚。在这篇文章中，我们发现，在NbOCl 2的大的二次谐波是由大的跃迁偶极矩和带嵌套诱导的大强度的电子-空穴对之间的协同作用。值得注意的是，NbOCl 2在不同的偏振光下可以表现出显著不同的应变依赖BPVE，这源于有趣的光偏振依赖轨道跃迁。重要的是，我们成功地实现了可逆的铁电反铁电相变通过控制环境温度或外部压力，伴随着极大的可调非线性光学响应。此外，我们还发现NbOX 2中的SHG和BPVE随X的变化遵循不同的规律。我们的研究提供了一个深入的了解新的NLO物理在NbOX 2，并建立了很大的外场可调谐性的设备应用。
2023-02-25 cond-mat.mtrl-sci
Unusual ferroelectric and magnetic phases in multiferroic 2H-BaMnO$_3$ ceramics
用电子衍射、X射线衍射、二次谐波发生、介电谱和晶格动力学谱研究了六方BaMnO $_3$在$T_c$ =130 K时的结构相变。低温相（空间群$P6_{3}cm$）是具有三重晶胞的铁电相。相变由来自布里渊区边界[ $q = (\frac{1}{3},\frac{1}{3},0)$ ]的光学软模驱动;该模式在低于$T_c$的红外和拉曼光谱中激活，并且根据Cochran定律硬化。当冷却到低于$T_c$时，介电常数随温度呈现出不寻常的线性增加;低于60 K，又观察到频率依赖性降低，这可以通过减慢铁电畴壁运动来解释。根据我们的数据，我们无法区分高温相是顺电相还是极性相（分别为空间群$P6_{3}/mmc$或$P6_{3}mc$）。这两种变体的相变的铁电相的基础上的朗道理论进行了讨论。电子顺磁共振和磁化率测量揭示了$\approx220\,\rm K$以下的一维反铁磁有序的发病充分接近140 K的发展，低于$T_{n} \approx 59\,\rm K$，它转变成一个三维的反铁磁秩序。
2017-05-05 cond-mat.mtrl-sci
Unusual Dielectric Relaxation in Lightly Doped n-Type Rhombohedral BaTi0.85Zr0.15O3:Ta Ferroelectric Ceramics
研究了钽掺杂BaTi0.85Zr0.15O3陶瓷的介电性能。采用传统的固相反应法制备陶瓷样品。该组成接近BaTiO 3的三个结构相变的夹点。粉末X射线衍射结果表明，样品在室温下为轻微畸变的菱面体结构，介电性能测试结果表明，样品仅发生了从菱面体到菱面体的相变。大的介电响应与非铁电钙钛矿CaCu 3 Ti4 O 1/2、AFe 1/2B 1/2 O3（A=Ba、Sr、Ca; B=Nb、Ta、Sb）和IBLC（内势垒层电容）BaTiO 3基铁电陶瓷相似，而不是铁电（FE）转变的尖峰特性。然而，与其FE类似物，传统的钛酸钡基IBLC陶瓷，我们的样品显示出较弱的相对介电常数的温度依赖性，跨越了很宽的温度范围。在FE状态下观察到Maxwell-Wagner型松弛。此外，另一种弛豫模式出现在FE相变温度TC附近，并在很窄的温度范围内延伸，随着温度的升高，弛豫速率异常减慢，这与通常观察到的相反。我们将这些不寻常的现象与我们的样品的非常轻微扭曲的菱面体结构和存在的晶界势垒层，氧空位分布不均匀。
2005-03-10 cond-mat.mtrl-sci
Vibrational Anharmonicity Assisted Phase Transitions in Perovskite Oxides under Terahertz Irradiation
本文通过太赫兹非共振光控方法，利用光学极化率评估吉布斯自由能变化，在室温下实现了钙钛矿氧化物PbTiO3和BaTiO3的铁电极化变化及铁电-顺电相变，并揭示了非谐声子的关键作用。
2023-06-15 cond-mat.mtrl-sci
Phonon renormalization induced by electric field in ferroelectric P(VDF-TrFE) nanofibers
通过测量外加电场E对聚偏氟乙烯-三氟乙烯（P（VDF-TrFE））铁电纳米纤维热导率的影响，研究了外加电场E诱导的声子重整化现象.我们的实验结果与晶格动力学的理论结果非常吻合。重整化归因于当原子被电场从其平衡位置拉离时，非谐性修改了声子谱。我们的发现提供了一个有效的方法来操纵的热导率通过调整外电场的铁电材料。
2019-10-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Microscopic mechanism of unusual lattice thermal transport in TlInTe$_2$
我们研究了TlInTe $_2$的超低晶格热导率（$κ_l$）的微观机制及其弱的温度依赖性，使用晶格热输运的统一理论，考虑了粒子的传播以及声子的波隧穿所产生的贡献。虽然我们使用的Peierls-Boltzmann输运方程（PBTE）计算粒子的贡献（$κ_l$（PBTE）），我们明确地计算非对角（OD）的第一性原理密度泛函理论框架内的热通量算子的组件，以确定的贡献（$κ_l$（OD））所产生的声子的类波隧穿。在每个温度T下，我们使用包括四次非谐性的自洽声子理论对声子频率进行非谐重整化，并利用它们来计算$κ_l$（PBTE）和$κ_l$（OD）。结合包含的$κ_l$（PBTE），$κ_l$（OD），和额外的晶界散射，我们的计算成功地再现了实验结果。我们的分析表明，TlInTe $_2$的大的四次非谐性（a）强烈地硬化了低能声子分支，（b）减少了有限T下的三声子散射过程，（c）恢复了测量的$κ_l$的弱于T的$^{-1}$衰变。
2020-12-07 cond-mat.mtrl-sci
Molecular dynamics simulation of the ferroelectric phase transition in GeTe: displacive or order-disorder?
GeTe的相变的实验研究提供了关于相变的性质的矛盾的结论。考虑到人们对GeTe技术应用的兴趣日益浓厚，解决这些争议至关重要。为此，我们提出了一个分子动力学研究的结构相变GeTe使用机器学习原子间的潜力从头算的准确性。首先，我们计算了临界温度以上的最近邻键的径向分布函数的不对称形状，与以前的研究一致。然而，我们表明，这种效果是不一定与有序-无序相变，可以发生作为一个结果，大的非谐性。接下来，我们详细研究了序参量在相变附近的静态和动态性质，发现了有序-无序和位移相变的指纹。
2022-10-12 cond-mat.mtrl-sci
Unusual Resistance Hysteresis in n-Layer Graphene Field Effect Transistors Fabricated on Ferroelectric Pb(Zr_0.2Ti_0.8)O_3
我们在外延铁电Pb（Zr_0.2Ti_0.8）O_3（PZT）薄膜上制备了n层石墨烯场效应晶体管。在低栅极电压下，PZT表现为高k电介质，k高达100。一个不寻常的电阻滞后发生在门扫描在高电压，其方向相反的预期从PZT的极化切换。亚稳态的弛豫是热激活的，在300 K下具有50-110 meV的激活势垒和6小时的时间常数。我们将其起源归因于吸附在石墨烯-PZT界面处的水分子的缓慢解离/重组动力学。这种鲁棒的滞后可以潜在地用于构造石墨烯-铁电混合存储器器件。
2010-07-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
On the origin of the unusual strain morphologies and polar Moiré patterns in twisted ferroelectrics
University of Arkansas（阿肯色大学）；Université Paris-Saclay, CentraleSupélec, CNRS, Laboratoire SPMS（巴黎萨克雷大学、中央苏伊茨高等师范学院、法国国家科学研究中心、SPMS实验室）；Tel Aviv University（特拉维夫大学）
通过密度泛函理论计算揭示了扭曲BaTiO3双层中复杂剪切应变形态和极性莫尔拓扑图案的起源，研究发现剪切应变的自组织现象主要由声学相关运动产生，进而形成独特的剪切应变梯度，该梯度与电偶极子耦合产生莫尔偶极子图案。
2025-12-16 cond-mat.mtrl-sci
Unusually Large Thermal Expansion of Ag(111)
我们研究了银（111）表面的热行为，利用从头算总能量计算得到的声子频率，和在准谐波近似下处理的非谐效应。我们的结果再现了在高温下表面热膨胀的大而异常增加的实验观察[P.Statiris等人，物理修订信函72，3574（1994）]。令人惊讶的是，我们发现，这种增加可以归因于一个快速软化的面内声子频率，而不是由于非谐的面外表面声子模式。这为表面非谐性增强的新机制提供了证据。与Al（111）的比较表明，这两个表面的行为完全不同，没有证据表明Al（111）上有这种反常行为。
1995-11-01 cond-mat.mtrl-sci mtrl-th
Unusual phase coexistence regime across the ferroelectric - paraelectric transition
FZU - Institute of Physics of the Czech Academy of Sciences（捷克科学院物理研究所）
本研究通过X射线衍射发现PbTiO3薄膜在铁电-顺电转变中存在异常相共存区，并揭示垂直应变梯度促成该共存态。
2026-09-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Two-dimensional Ferroelectric Ga2O3 Bilayers with Unusual Strain-engineered Interlayer Interactions
二维范德瓦尔斯材料及其双层膜的研究在基础研究和技术应用方面引起了人们极大的兴趣。最近，一组具有面外铁电性的2D vdW III 2-VI 3材料引起了人们的广泛关注。本文采用从头算方法对二维铁电Ga_2O_3双层系统的结构、电子和光学性质进行了系统的研究。两个独立的单分子膜的固有偶极子导致三个不同的偶极子模型（一个铁电和两个反铁电模型）。铁电和反铁电偶极子模型的稳定堆叠结构可以通过单层膜的极化反转转变来转移，而不需要额外的操作。层间微扰效应与双轴应变工程相结合，导致双层系统的电子和光学性质的高度可调性。令人惊讶的是，结果揭示了一个相变从VDW离子层间相互作用引起的面内双轴拉伸应变。详细的分析表明，过渡机制的基础上的离子键合性质的Ga 2 O 3系统，涉及层间重排的阴离子，以补偿严重扭曲的离子折叠配置的对称性破缺。这些见解可以打开未来的实验合成，表征和应用的二维Ga 2 O3原子薄层系统的新前景。
2021-12-10 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Atomistic treatment of depolarizing energy and field in ferroelectric nanostructures
本文提出了一种{ \it atomistic}方法，可以精确有效地处理{ \it any}低维铁电结构中的去极化能量和场。这种方法的应用证明了广泛使用的连续模型（甚至）对于简单测试用例的局限性。此外，在基于第一性原理的模型中实现这种方法揭示了一种不寻常的相变-从呈现自发极化的状态到与极化的环形矩相关联的相位-在铁电纳米点中，对于去极化场的临界值。
2005-05-25 cond-mat.mtrl-sci
Anharmonicity and scissoring modes in the negative thermal expansion materials ScF$_3$ and CaZrF$_6$
我们使用一种基于X射线对分布函数分析的方法来研究两种ReO $_3$类化合物：ScF $_3$和CaZrF $_6$的负热膨胀机制。平均和局部结构表明，这是由于动态刚性和半刚性的“剪切”模式，有利于观察到的NTE行为的灵活性的M-F-M链接（M = Ca，Zr，Sc）。这些动态失真的幅度是更大的CaZrF $_6$比ScF $_3$，这对应于与较大幅度的热膨胀在文献中报道的前者。我们表明，这种灵活性增强CaZrF $_6$由于岩盐订购混合的字符，这些剪切模式。此外，我们表明，在ScF $_3$负责的结构的灵活性和刚性的单元模式之间的非谐耦合有助于异常高的NTE行为在这种材料。
2020-02-03 cond-mat.mtrl-sci
Theoretical study of ferroelectric potassium nitrate
我们提出了一个详细的研究的结构行为和极化反转机制在第三阶段的KNO $_3$，一个不寻常的铁电材料，其中硝酸盐基团旋转极化反转。这种材料是在以前的工作中研究的几个之一[O。Diéguez和D. Vanderbilt，Phys. Rev. Lett. { \bf 96}，056401（2006）]，其中描述了用于计算能量对电极化的强度的曲线的方法。在目前的工作中，我们扩展和系统化以前的第一性原理计算KNO $_3$，并详细分析了一个双参数模型中，该系统的能量被写为一个低阶展开的极化和硝酸基团的取向。我们确认，该模型再现KNO $_3$的第一原理的结果非常好，并构建其参数空间相图，描述不寻常的三阱电位出现的区域。我们还提出了第一性原理计算的KNO $_3$在压力下，发现它的能量-极化曲线的变化的特点，发展一阶导数不连续零极化。
2007-07-17 cond-mat.mtrl-sci
Optically Isotropic and Monoclinic Ferroelectric Phases in PZT Single Crystals near Morphotropic Phase Boundary
我们报告的发现不寻常的比例依赖的对称性低于铁电居里温度的钙钛矿Pb（Zr 1-xTix）O3单晶的准同型相界组成。在亚微米尺度上的四方对称的晶体（来自X射线衍射实验）表现出宏观（光学确定的）立方对称。这种特殊的光学各向同性可以用四元铁电畴的极小尺寸来解释。在进一步冷却时，晶体转变为由单斜Cm对称的微米尺寸的域组成的相。
2010-01-30 cond-mat.mtrl-sci
Thermal expansion coefficient and lattice anharmonicity of cubic boron arsenide
最近的测量一个不寻常的高热导率约1000 W m-1 K-1在室温下立方硼砷化物（BAs）确认从理论预测，并建议这种半导体化合物的热管理应用的潜在应用。材料的热膨胀系数和Grüneisen参数的知识有助于对其晶格非谐性的基本理解和评估其作为热管理材料的效用。然而，以前的理论计算的热膨胀系数和Grüneisen参数的BA产生不一致的结果。本文报道了从300 ~ 773 K的X射线衍射测量得到的BA的线性热膨胀系数。测量结果是在良好的协议与我们的从头计算，占原子相互作用的第五近邻。利用测得的热膨胀系数和比热，在300 K下得到BAs的Grüneisen参数为0.84 +/- 0.09，与从第一原理计算的值0.82非常一致，并且远低于先前的理论结果。我们的研究结果证实，BAs表现出更好的热膨胀系数匹配常用的半导体比其他高导热材料，如金刚石和立方氮化硼。
2019-06-14 cond-mat.mtrl-sci
First-principles study of the ferroelectric Aurivillius phase Bi2WO6
为了更好地理解Bi 2 WO 6的重构铁电-顺电转变，这是不寻常的Aurivillius家族的化合物，我们进行了第一性原理计算的介电和动力学性质的两种可能的高温顺电结构：实验观察到的A2/m对称性的单斜相和I4/mmm对称性的四斜相，常见的大多数Aurivillius相成分。这两种顺电结构都表现出各种不稳定的模式，在它们的凝聚后，使系统趋向于更稳定的低对称性结构。计算证实，从高温顺电相A2/m开始，系统必须经历一个重构转变才能到达P2_1ab铁电基态。
2012-08-10 cond-mat.mtrl-sci
Effect of a built-in electric field in asymmetric ferroelectric tunnel junctions
利用多尺度热力学模型研究了内建电场对非对称铁电隧道结铁电相变的贡献。详细论证了在非对称铁电隧道结中存在一个临界厚度，在该厚度处发生不寻常的铁电-极性非铁电\rq \rq相变.在极性非铁电\rq \rq相中，只有一个不可切换的极化，这是由去极化场和内建场之间的竞争引起的，并提出了形成封闭状畴以使系统能量最小化的建议。转变温度被发现单调降低的铁电势垒厚度的减少和减少变得更显着的较薄的铁电层。事实上，内置电场不仅导致相变的拖尾，而且还迫使相变在降低的温度下发生。这样的发现可能会对工作温度施加基本限制，因此在未来的铁电隧道结型或铁电电容器型器件中应进一步加以考虑。
2013-06-10 cond-mat.mtrl-sci
Berezinskii-Kosterlitz-Thouless Phase in Two-dimensional Ferroelectrics
著名的Berezinskiii-Kosterlitz-无相变（BKT）相变指的是拓扑转变，其特征在于，例如，通过在二维（2D）系统中涡旋-反涡旋对的解离。这种不寻常的相已经在各种类型的材料中报道过，但从未在由一个晶胞厚度（1UC）铁电体（也被称为2D铁电体）制成的新系统中报道过。在这里，使用基于第一原理的有效哈密顿方法导致发现存在于1UC锡碲的铁电和顺电状态之间的BKT相的许多指纹被完全放松。此外，外延应变被发现有显着的后果，这样的BKT相的温度范围为1UC SnTe。因此，我们的预测将BKT理论的范围扩展到一类新型功能材料，并证明应变是改变BKT特征的有效工具。
2020-06-01 cond-mat.mtrl-sci
Anharmonic coupling between electrons and TO phonons in the vicinity of ferroelectric quantum critical point
我们探索了一种新的耦合机制的电子与横向光学（TO）声子分支的制度时，TO模式变得高度非谐，并驱动铁电相变。我们表明，这种非谐性，这导致了集体运动的离子，是能够耦合电子和晶格位移场。需要一种有效的相关电子-离子动力学方法来捕获由于接近量子临界点的这种集体行为而引起的局部电极化的强度的开始的影响。我们确定了一个中间的温度范围内出现的声子阻力可能会大大有助于在此制度的热电电导率。我们发现，在最佳条件下，这种额外的贡献可能大于迄今为止在基准材料PbTe中实现的值。在最后一部分中，我们使我们的结果在非谐电子晶格动力学的一般问题的重要性。
2019-11-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Coupled magnetic-ferroelectric metal-insulator transitions in epitaxially-strained SrCoO$_{3}$ from first principles
采用第一性原理计算了钙钛矿结构SrCoO $_{3}$的外延应变相图。通过结合大的自旋-声子耦合与极化-应变耦合和带隙耦合到极性畸变，拉伸和压缩外延应变被认为是驱动体铁磁-金属（FM-M）相反铁磁-绝缘-铁电（AFM-I-FE）相，后者具有异常低的弹性能。在这些耦合的磁性-铁电金属-绝缘体相边界处，预期对所施加的电场和磁场以及应力的交叉响应。特别地，施加到AFM相的磁场或压缩单轴应力可以诱导绝缘体-金属转变，并且施加到FM-M相的电场可以诱导金属-绝缘体转变。
2011-04-14 cond-mat.mtrl-sci
Unusual nanoscale coexistence of polar-nonpolar domains underlying oxygen storage properties in Ho(Mn, Ti)O$_{3+δ}$
通过在HoMnO$_3$中取代Ti离子形成极性-非极性纳米畴共存，揭示其可逆微观结构转变与Ho(Mn, Ti)O$_{3+δ}$储氧性能密切相关，为稀土锰氧化物畴工程提供新见解。
2023-07-01 cond-mat.mtrl-sci
Unconventional order-disorder phase transition in improper ferroelectric hexagonal manganites
YMnO $_3$和其他相关的多铁性六方锰氧化物中的不适当的铁电性已知会导致拓扑保护的铁电畴，从而引起丰富多样的物理现象。然而，铁电转变的局部结构和结构相干性以前没有得到很好的理解。在这里，我们揭示了在YMnO $_3$的局部结构随温度的演变，使用中子总散射技术，并解释它们的帮助下，第一性原理计算。结果表明，在室温下，局域结构和平均结构与已建立的铁电$P6_3cm$对称性一致。在加热，本地和平均结构分析显示显着的异常从$\sim 800$ K到居里温度一致的增加波动的序参量角。这些波动导致一个不寻常的局部对称性降低到一个\textit{continuum of structures}加热。这种局部对称性破缺持续到高对称性的非极性相，构成了一种非常规类型的有序-无序转变。
2018-04-11 cond-mat.mtrl-sci
Phonon anharmonicity and soft-phonon mediated structural phase transition in $Cs_3Bi_2Br_9$
我们对粉末$Cs_3Bi_2Br_9$进行了变温X射线衍射和拉曼散射实验。三角单斜结构的转变，在95 K左右进行了讨论，并示出由软化的软模式。我们提出了一个模型来描述不完整的软模式的动态。拉曼散射实验证明了软模式的起源，参与形成$BiBr_6$八面体的Br原子的摇摆运动，这与报道的理论计算相关。一些拉曼模式的频率表现出异常的温度依赖性，由于强烈的非谐声子-声子耦合。温度依赖的X射线衍射分析估计三角相的体积热膨胀系数为$13.54\times10^{-5} K^{-1}$。在三角相中，$E_g$和$A_{1g}$模的半峰全宽（FWHM）随温度的增加而变宽，并伴随着一个光学声子衰减为两个声学声子。体积热膨胀而不是非谐声子-声子相互作用主导了三角相拉曼模式的频移。在单斜相，对于某些模式，四声子过程对频移和线宽展宽的影响远小于三声子过程。所观察到的温度依赖性的某些拉曼模式在这两个阶段表明不寻常的电子-声子耦合的晶体。
2023-02-01 cond-mat.mtrl-sci
Possible Electrochemical Origin of Ferroelectricity in HfO2 Thin Films
最近在HfO_2薄膜和相关材料中观察到的异常铁电性引起了人们的广泛兴趣，并导致出现了许多与所观察到的行为相竞争的模型。在这里，我们开发的电化学机制观察到的铁电性的行为，即集体现象的弹性和电偶极子起源于氧空位形成在附近的膜表面，以及从晶界和其他类型的不均匀性内的膜。铁电相的产生是由于“电化学”耦合，即无所不在的电致伸缩和“化学”压力的共同作用，这导致依赖于极化P的有序-无序型热力学泛函中二次项α *P^2中的正系数α的符号改变。负系数α成为向长-范围有序的铁电相，其自发极化P在垂直于膜表面的方向上。利用上述观点，我们估计在厚度小于（20 - 30）nm的HfO_2薄膜中，氧空位可以诱导出高达（0.05 - 0.2）C/m^2的可逆铁电极化。半定量协议与现有的实验数据证明。
2018-11-24 cond-mat.mtrl-sci
Coexistence of polar and antipolar phases in ferroelectric halide perovskite CsGeBr$_3$
本文采用基于第一性原理的计算方法研究 CsGeBr$_3$ 的有限温度相行为，揭示居里温度以上的动态反极性相及极性–反极性畴，并解释异常极化场与实验现象。
2023-06-06 cond-mat.mtrl-sci
Domain-wall driven suppression of thermal conductivity in a ferroelectric polycrystal
本研究发现在非本征铁电ErMnO3多晶中，热导率随晶粒增大而降低，归因于畴壁声子散射，颠覆了传统晶界主导机制，为微结构工程调控热电与热管理性能提供新途径。
2025-04-22 cond-mat.mtrl-sci
Charged ferroelectric domain walls for deterministic a.c. signal control
直流（DC）铁电畴壁处的电导率和涌现功能与局部极化电荷密切相关。取决于电荷状态，壁可以表现出从绝缘到类金属的不寻常的直流导电，这在基于畴壁的存储器、多级数据存储和突触器件中被利用。与带电壁处的功能性直流行为相反，它们对交流电（a.c.）仍有待解决。在这里，我们揭示了交流。在ErMnO3带正电荷和负电荷的壁的特性，明显不同于周围域的响应。通过结合宏观和局部尺度上的电压依赖性光谱测量，我们证明了一个明显的非线性响应在电极壁结，这与畴壁电荷状态。对交流电的依赖性。驱动电压使得能够在单极性和双极性输出信号之间进行可逆切换，从而在概念上为带电壁作为功能性纳米元件在AC中的应用提供了新的机会。电路
2021-05-03 cond-mat.mtrl-sci
The hidden ferroelectric chiral ground state of silver niobate
Institut Supérieur Pédagogique de Bukavu（布卡武高等师范学院）；University of Liège（列日大学）
研究揭示银铌酸在低温下存在一种未被发现的菱方铁电相，该相具有R3对称性，尽管与之前提出结构有能量竞争，但仍是热力学基态。其结构手性源于氧八面体沿[111]方向的极化与旋转耦合，产生不完全抵消的局部手性模式，导致显著的自然光学活性。
2026-08-24 cond-mat.mtrl-sci
Symmetry-Adapted Physical and Vibrational Properties of Ferroelectric Perovskite Oxides: Application to PbZrxTi1-xO3
Japan Synchrotron Radiation Research Institute（日本同步辐射研究所）；Institute of Infrastructure, Technology, Research And Management（基础设施、技术、研究与管理学院）
研究通过张量分析和群论，从晶体学点群对称性确定物理性质张量等，应用于PZT。发现相图中对称性降低影响相关张量分量及拉曼振动对称性分类，揭示转变本质，强调晶体对称性分析对解释铁电钙钛矿氧化物性质的重要性。
2026-07-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Anharmonicity-driven phonon avoided crossing and anomalous thermal transport in nodal-line semimetal ZrSiS
本研究基于第一性原理计算，揭示了节点线半金属ZrSiS中由非谐性驱动的声子避免交叉与软化现象导致热导率反常降低，且晶格热导主导c轴热输运并偏离标准定律，同时拓扑狄拉克态赋予其优异电导率。
2025-11-01 cond-mat.mtrl-sci
Hybrid antiferroelectric-ferroelectric domain walls in noncollinear antipolar oxides
本文提出非共线偶极序作为反铁电体的新自由度，在K$_3$[Nb$_3$O$_6$|(BO$_3$)$_2$]中实现反铁电与铁电行为共存，并观察到带电畴壁及显著压电响应，为多功能氧化物研究开辟新方向。
2025-07-02 cond-mat.mtrl-sci
Spin-phonon coupling suppressing the structural transition in perovskite-like oxide
本研究通过理论和实验分析，发现自旋-声子耦合抑制了Ba2NiTeO6中声子非简谐性，从而阻止了R-3m到C2/m的结构相变，展示了自旋-声子耦合在调控结构相变中的新机制。
2023-11-14 cond-mat.mtrl-sci
A new model of correlated disorder in relaxor ferroelectrics
我们提出了一个简单的唯象图像来解释不寻常的介电性能的原型弛豫铁电铅镁钛酸盐（PMN-PT）。我们的模型假设一个特定的，缓慢变化的，位移模式的铅离子，这是间接控制的系统的低能量声学声子。该模型定性地解释了非常详细的温度，压力，和电场的中子和X-射线散射的依赖性，以及这些材料的弛豫时间的层次的存在。我们还表明，广泛使用的概念，极性nanoregions作为individual静态实体是不兼容的实验漫散射结果的可用机构。
2011-01-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermal disorder and phonon softening in the ferroelectric phase transition of lead titanate
本研究利用机器学习辅助的分子动力学模拟了PbTiO3的铁电相变，发现其具有强有序-无序特征，并揭示了软模与Debye弛豫共存，解决了拉曼散射与衍射实验之间的争议。
2025-03-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Stability of the monoclinic phase in the ferroelectric perovskite PbZr(1-x)TixO3
最近对PbZr（1-x）TixO 3（PZT）（x= 0.48）铁电体结构的研究发现，在准同型相界（MPB）附近存在一个新的单斜相，该相界以前被认为是PZT相图中菱形和四面体区域的分界线。在本文中，所有三个相的稳定区域已建立从高分辨率同步辐射X射线粉末衍射测量的一系列高度均匀的样品，0.42 <=x<= 0.52。在20 K时，单斜相在0.46 <=x<= 0.51的范围内是稳定的，并且这个范围随着温度的升高而变窄。一个一级相变从四面体到菱面体对称的观察只有x= 0.45。因此，MPB不对应于四方-菱面体相边界，而是对应于0.46 <=x<= 0.51的四方相和单斜相之间的边界。这一结果提供了重要的洞察单斜相和PZT的惊人的压电性能之间的密切关系，特别是，极化样品的调查表明，单斜畸变的PZT异常高的压电响应的起源。
2000-06-08 cond-mat.mtrl-sci
Vortex-to-Polarization Phase Transformation Path in Pb(ZrTi)O$_3$ Nanoparticles
有限尺寸铁电体中的相变对于理解低维系统中的集体行为和竞争相互作用的平衡具有重要意义。我们报告了第一原理有效哈密顿研究的涡旋极化转变的Pb（Zr $_{0.5}$ Ti $_{0.5}$）O $_3$纳米粒子，所造成的均匀电场垂直于涡旋平面。这种转变被证明是：（1）遵循一个不寻常的{ \it宏观}路径，这是对称性不符合，其特征在于出现了一个以前未知的结构作为桥接相;（2）导致发现了一个惊人的集体现象，揭示了铁电涡旋是如何湮灭的{ \it微观}。这些行为的相互作用进行了讨论。
2006-12-21 cond-mat.mtrl-sci
Ferrielectricity in an Organic Ferroelectric
我们报告在单相晶体，TSCC -三-肌氨酸氯化钙[（CH 3 NHCH 2COOH）3CaCl 2]的铁电性。铁电性在近晶相液晶中是众所周知的，但在真正的结晶固体中几乎是未知的。Pulvari在1960年报道了铁电体和反铁电体的混合物，但仅在高场下。TSCC在Tc = 130 K附近发生二阶位移相变，通过Br-或I-取代，相变温度可降低到零开尔文量子临界点，在高压和低温下，TSCC的相为反铁电相。不寻常的是，原始晶胞的大小不会增加。我们测量磁滞回线和极化低于T = 64 K和明确的拉曼证据，这种转变，以及另一个过渡附近47-50 K。在低于Tc = 130 K的温度下，X射线和中子研究表明，两个肌氨酸基团在平面外存在反铁电位移;但这些是反平行位移，大小不同，导致偏置电压随着T的降低而增加。在最低温度（T<64 K或T<48 K）下，单斜晶系的子群C2是可能的，但没有直接证据表明存在低于斜方晶系的晶体。
2016-06-18 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectric enhancement of superconductivity in compressively strained SrTiO$_3$ films
SrTiO $_3$是一种处于极性不稳定性边缘的初期铁电体，其在低温下通过量子涨落来避免。在这种不寻常的量子顺电相，超导性持续存在，尽管极其稀释的载流子密度。铁电涨落被怀疑通过促进电子配对在超导电性的起源中起作用。为了研究这种可能性，我们使用光学二次谐波产生来测量压应变SrTiO $_3$薄膜中的铁电序参量的掺杂和温度依赖性。在低温下，我们发现了一个自发的平面外的铁电极化与正常状态的电阻率异常的发病完全相关。这些异常以前已与掺杂SrTiO $_3$膜中的超导临界温度的增强相关联，直接连接铁电相和超导相。我们发展了一个长程平均场伊辛模型的铁电相变解释的数据，并提取系统中的相关能量尺度。我们的研究结果支持了长期怀疑SrTiO $_3$中铁电性和超导性之间的联系，但对铁电涨落所起的作用提出了质疑。
2019-09-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Theory of ultrathin ferroelectrics: the case of CsGeBr$_3$
该研究基于第一性原理模拟建立超薄铁电薄膜理论，通过局域极化与偶极模式分类器揭示 CsGeBr$_3$ 等材料的单畴/纳米畴相变机制及多种纳米畴形态。
2024-04-05 cond-mat.mtrl-sci
Coupling of Magnetic Order, Ferroelectricity, and Lattice Strain in Multiferroic Rare Earth Manganites
多铁性稀土锰氧化物由于同时存在不同类型的磁性和铁电性有序而引起人们的关注，并产生了复杂的相图和丰富的物理现象。在几种化合物中观察到的不同顺序和大磁电效应的耦合和相互干扰具有根本的兴趣，并具有未来应用的潜力，其中介电（磁）性质可以通过磁（介电）转变的发生或磁（电）场的应用进行修改。磁电效应的物理机制和铁电有序在磁转变的起源还有待探索。我们讨论了多铁性现象的六方HoMnO 3和强磁-介电耦合是密切相关的晶格应变引起的异常大的自旋-声子相关。
2005-08-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Photoluminescence in electronic ferroelectric Er_{1-x}Yb_xFe_2O_4
通过对Er_（1-x）Yb_xFe_2 O_4（x=0，0.8，0.9和0.95）的光致发光研究，观察到了与R离子置换几乎无关的强Stark分裂。最初研究了多个辐射衰变通道，特别是可见跃迁4F_（9/2）→> 4 I_（15/2），观察到了它的猝灭效应。一系列小的非拉曼峰已被观察到叠加在宽带光致发光光谱，其中我们暂时指定斯塔克分裂的原因。4F_（9/2）和4 I_（15/2）能级的分裂分别为54 meV和66 meV。这种异常大的斯塔克分裂在可见光范围内表明存在强的本地字段起源于W层的电荷受挫ErFe 2 O 4。
2012-07-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Improper Ferroelectric Polarisation in a Perovskite driven by Inter-site Charge Transfer and Ordering
设计和制造铁电极化与其他序参量如晶格、磁和电子不稳定性耦合的材料具有很大的意义。这些材料在下一代数据存储设备中将是无价的。最近，在理解晶格和磁不稳定性引起的不适当的铁电耦合机制方面取得了显着进展。然而，虽然理论上预测，电子和铁电（极性）不稳定性之间的紧凑的晶格耦合尚未实现。在这里，我们报告了一种新的钙钛矿Hg $^{\textbf{A}}$ Mn $^{\textbf{A'}}_{3}$ Mn $^{\textbf{B}}_{4}$ O $_{12}$的详细的晶体学研究，被发现表现出极性基态的帐户上的电荷和轨道排序的A'和B-网站，这本身是由一个非常不寻常的Mn $^{A'}$ -Mn $^B$网站间的电荷转移。极性，电荷，轨道，因此磁自由度的固有耦合，使这一系统的巨大的根本利益，并证明铁电开关在这个和主机最近报道的混合不适当的铁电体仍然是一个重大的挑战。
2018-03-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
The tetragonal phase of CH$_{3}$NH$_{3}$PbI$_{3}$ is strongly anharmonic
卤化物钙钛矿（HP）半导体在电子动力学和结构动力学之间表现出独特的强耦合。高温立方相的HP是已知的熵稳定，与虚频率在计算的声子色散关系。类似的计算，基于静态平均晶体结构，预测一个稳定的tetraxide相没有虚模。这项工作表明，与标准理论预测相反，CH $_{3} $ NH $_{3} $ PbI $_{3}$的室温四方相是强非调和的。我们使用拉曼偏振取向（PO）测量和\textit{ab initio}分子动力学（AIMD）的起源和温度演化的强结构的非谐性在整个四方相。拉曼PO测量揭示了一个新的光谱特征，类似于软模式。这种模式显示了一个不寻常的连续增加阻尼与温度，这是一个非谐势面的指示。有源植入式医疗器械轨迹分析确定了两个主要的非谐性来源：[CH $_{3} $ NH $_{3}$ ] $^+$离子的定向解锁和随温度持续增加的大幅八面体倾斜。我们的工作表明，标准声子图像不能描述四氢CH $_{3} $ NH $_{3} $ PbI $_{3}$的结构动力学.
2020-05-15 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectric Quantum Point Contact in Twisted Transition Metal Dichalcogenides
University of Minnesota（明尼苏达大学）；National Institute for Materials Science（国立材料研究所）
研究通过量子点接触探测单个铁电莫尔域，揭示其铁电行为与动态，为可调铁电量子器件发展奠定基础。
2026-02-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
