电荷序驱动铁电体是一类新兴的功能材料，不同于传统的铁电体，其中电子主导的开关可以在高频下发生。尽管它们有希望，但到目前为止，只有少数表现出这种行为的系统在实验上得以实现，这激发了对新材料的需求。在这里，我们使用密度泛函理论研究人工结构的混合价固溶体La $_{1/3}$ Sr $_{2/3}$ FeO $_{3}$（LSFO），一个系统的实验研究的效果。我们的计算表明，A位阳离子（111）层状LSFO表现出铁电电荷有序相，其中反转对称性被打破，通过改变注册表的电荷顺序相对于超晶格分层。该相位是能量简并与基态中心对称相位，和计算的开关极化是39 $μ$ C/cm $^{2}$，一个显着的值所产生的电子转移Fe离子之间。我们的计算表明，人工结构的LSFO和其他混合价氧化物具有强大的电荷有序的固溶体相可以导致电荷顺序诱导的铁电性。
英文摘要：
Charge-order-driven ferroelectrics are an emerging class of functional materials, distinct from conventional ferroelectrics, where electron-dominated switching can occur at high frequency. Despite their promise, only a few systems exhibiting this behavior have been experimentally realized thus far, motivating the need for new materials. Here, we use density functional theory to study the effect of artificial structuring on mixed-valence solid-solution La$_{1/3}$Sr$_{2/3}$FeO$_{3}$ (LSFO), a system well-studied experimentally. Our calculations show that A-site cation (111)-layered LSFO exhibits a ferroelectric charge-ordered phase in which inversion symmetry is broken by changing the registry of the charge order with respect to the superlattice layering. The phase is energetically degenerate with a ground-state centrosymmetric phase, and the computed switching polarization is 39 $μ$C/cm$^{2}$, a significant value arising from electron transfer between Fe ions. Our calculations reveal that artificial structuring of LSFO and other mixed valence oxides with robust charge ordering in the solid solution phase can lead to charge-order-induced ferroelectricity.
Stabilization of highly polar BiFeO$_3$-like structure: a new interface design route for enhanced ferroelectricity in artificial perovskite superlattices
Twist-induced Out-of-plane Ferroelectricity in Bilayer Hafnia
Institute of Materials Science and Engineering, Washington University in St. Louis（华盛顿大学圣路易斯分校材料科学与工程研究所）；Department of Mechanical Engineering and Material Science, Washington University in St. Louis（华盛顿大学圣路易斯分校机械工程和材料科学系）；Department of Physics and Astronomy, University of Nebraska, Lincoln（内布拉斯加大学林肯分校物理与天文学系）；Department of Physics, Washington University in St. Louis（华盛顿大学圣路易斯分校物理系）
Possible ferrimagnetism and ferroelectricity of half-substituted rare-earth titanate: a first-principles study on Y$_{0.5}$La$_{0.5}$TiO$_3$
具有钙钛矿结构的钛酸盐，包括铁电体（例如，BaTiO $_3$）和铁磁材料（例如，YTiO（$_3$）是重要的功能材料。最近的理论研究预测了应变EuTiO $_3$和钛酸盐超晶格中的多铁性态，其中前者已经被实验证实。在这里，第一性原理计算进行调查Y半取代的LaTiO 3的结构，磁性和电子性质。我们的研究结果表明，由于固有的相竞争，Y $_{0.5}$ La $_{0.5}$ TiO $_3$的磁性敏感地依赖于其结构细节。最低能态是铁磁态，导致0.25 $μ_{\rm B}$ /Ti。此外，Y $_{0.5}$ La $_{0.5}$ TiO $_3$的某些构型表现出混合的非正常极化，这可以显著地受到磁性的影响，从而导致多铁性。由于取代的猝灭无序，具有随机A位离子的真正Y $_{0.5}$ La $_{0.5}$ TiO 3材料可能表现出有趣的弛豫行为。
Ferroelectricity in Atomically Thin Metallic TaNiTe$_5$ with Ultrahigh Carrier Density
State Key Laboratory of Micro-nano Engineering Science, Key Laboratory of Artificial Structures and Quantum Control (Ministry of Education), School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学物理与天文学院微纳工程科学国家重点实验室人工结构与量子控制教育部重点实验室）；School of Physical Science and Technology, Ningbo University（宁波大学物理科学与技术学院）；School of Physics, Zhejiang University of Technology（浙江工业大学物理学院）；Tsung-Dao Lee Institute, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学李政道研究所）；Collaborative Innovation Center of Advanced Microstructures（先进微结构协同创新中心）
Ferroelectric hysteresis in singly aligned graphene-hBN moiré superlattices
CIC nanoGUNE（纳米科技联合研究中心）；University of the Basque Country (UPV/EHU)（巴斯克大学）；National Institute for Materials Science（物质材料研究机构）；Centro de Física de Materiales (CFM-MPC) Centro Mixto CSIC-UPV/EHU（物质物理中心（CFM-MPC）CSIC-巴斯克大学联合中心）
Programmable, Spontaneous Superlattice Memory in a Monolayer Topological Insulator
Boston College（波士顿学院）；Emory University（埃默里大学）；University of Tennessee, Knoxville（田纳西大学诺克斯维尔分校）；Max Planck Institute for Chemical Physics of Solids（马克斯·普朗克固体化学物理研究所）；Columbia University（哥伦比亚大学）；University of California Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）；Harvard University（哈佛大学）
Electron-lattice coupling contributions to polarization switching in charge-order-induced ferroelectrics
我们进行第一性原理密度泛函理论计算来阐明基于（SrVO $_3$）$_1$（LaVO $_3$）$_1$超晶格的电荷有序诱导铁电体的极化开关机制。我们发现，晶格弛豫的比荷有序状态可以“锁定”的状态，使非绝热切换到不同的CO变体大力禁止，在某些情况下，甚至使绝热切换的能量障碍大得令人望而却步。我们将电荷有序材料分为两种类型，多面体呼吸和偏心位移，基于晶格模式的类型最强耦合的电荷有序。我们证明了由外电场引起的非绝热电子跳跃仅在偏心位移型电荷有序诱导铁电体中才能发生。这成功地解释了LuFe $_2$ O $_4$和Fe $_3$ O $_4$不同的开关行为。这些结果提供了一个新的理解的极化开关机制的电荷有序诱导铁电材料的设计和发现提供了指导，并提出了一种策略，实现“电子铁电性”与极化开关的电子，而不是晶格的时间尺度。
