Controlling Electronic Structure Through Epitaxial Strain in ZnSe/ZnTe Nano-heterostructures
利用第一性原理计算，我们研究了外延应变对ZnSe/ZnTe纳米异质结电子结构变化的影响。使用赝晶ZnSe/ZnTe异质结的各种类型的外延应变建模。我们发现，宽范围的带隙（跨越可见光太阳光谱）和带偏移（0-1.5 eV）是可访问的异质结构在一个可控的方式，通过合理的水平的外延应变。除了量子限制效应之外，ZnSe/ZnTe异质结构中的应变因此可以被视为能够实现光电子器件的合理设计的强大的自由度。
2015-07-12 cond-mat.mtrl-sci
Efficient Interlayer Relaxation and Transition of Excitons in Epitaxial and Non-epitaxial MoS2/WS2 Heterostructures
半导体异质结构为激子的工程化提供了一个强有力的平台。在这里，我们报告的激子特性的二维（2D）异质结构，由单层的二硫化钼和WS 2堆叠外延或非外延在垂直方向。我们发现同样有效的层间弛豫和过渡的激子在外延和nonepitaxial异质结构。这表现为光致发光的两个数量级的减少和在低能区出现额外的吸收峰。MoS 2/WS 2异质结构显示出弱的层间耦合，基本上可以作为原子尺度的异质结与两个单层的本征能带结构在很大程度上保留。它们对于要求激子的有效解离和强光吸收的应用特别有前途，包括光电子学、太阳能燃料、光电探测器和光调制器。我们的研究结果还表明，2D异质结构承诺前所未有的能力，工程激子从原子水平上没有界面缺陷的关注。
2015-03-02 cond-mat.mtrl-sci
Direct evidence for efficient ultrafast charge separation in epitaxial WS$_2$/graphene heterostructure
我们使用时间和角度分辨光电子能谱（tr-ARPES）研究单层WS $_2$和石墨烯的外延异质结构中的超快电荷转移。这种异质结构结合了直接带隙半导体的优点，具有强的自旋轨道耦合和强的轻物质相互作用，以及具有极高迁移率和长自旋寿命的半金属承载无质量载流子的优点。我们发现，在WS $_2$中的A-激子共振光激发后，光激发的空穴迅速转移到石墨烯层中，而光激发的电子保留在WS $_2$层中。发现所得的电荷转移态具有$\sim1$ 1，ps的寿命。我们将我们的发现归因于散射相空间的差异，这些差异是由WS $_2$和石墨烯带的相对对齐引起的，正如高分辨率ARPES所揭示的。结合使用圆偏振光的自旋选择性激发，所研究的WS $_2$ /石墨烯异质结构可能为有效的光学自旋注入石墨烯提供新的平台。
2019-04-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Intriguing Magnetoelectric Effect in Two-dimensional Ferromagnetic/Perovskite Oxide Ferroelectric Heterostructure
二维磁体在自旋电子学中有着广阔的应用前景，但如何在小电场下对其进行有效控制仍是一个难题。在这里，我们提出，二维磁体可以有效地控制在由二维磁性材料和钙钛矿氧化物铁电体（POF）组成的多铁性异质结构中，其电介质的极化在小电场下容易翻转。我们用第一性原理计算说明了这种方法在CrI 3/BiFeO 3（001）双层异质结中的可行性。与传统的POF多铁性异质结构具有较强的界面相互作用不同，我们发现CrI 3与BiFeO 3（001）之间的界面相互作用是范德华型的。然而，异质结构具有特别强的磁电耦合，其中双层CrI 3可以通过BiFeO 3（001）的极化状态在铁磁和反铁磁类型之间有效地切换。我们还发现电子掺杂和外加电场对CrI 3的层间交换耦合相互作用的竞争效应，这是导致磁性相变的原因。我们的研究结果提供了一个新的途径，二维磁铁与小电场的调谐。
2022-01-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spinodal Decomposition-Enabled Halide Perovskite Double Heterostructure with Reduced Fröhlich Electron-Phonon Coupling
外延III-V族半导体异质结构是现代微电子学、电光学和光电子学中的关键部件。卤化物钙钛矿材料具有优异的半导体性能，是相干异质结构器件的有前途的候选者。在这篇报告中，提出并实验实现了在卤化物钙钛矿体系中制备外延双异质结构的亚稳分解。采用化学气相沉积法，通过范德华外延制备了纯的混合卤化物钙钛矿外延棒和薄膜。在室温下，应用光子作为旋钮来调节亚稳分解和经典粗化的动力学。通过这种方法，卤化物钙钛矿双异质结构被创建携带外延界面和突出的光学性能。在共格卤化物双异质结构中发现了减少的Fröhlich电子-声子耦合，这被假设归因于广泛存在于III-V族双异质结构中的经典声子限制效应。在卤化物钙钛矿中开发相干双异质结构的能力为探索用于高性能和低成本光电子学、电光学和微电子学的基于卤化物钙钛矿的量子阱和超晶格铺平了道路。
2016-08-21 cond-mat.mtrl-sci
Visualizing Van der Waals Epitaxial Growth of Two-Dimensional Heterostructures
了解二维范德华异质结的生长机制对于探索其功能和器件应用具有重要意义。采用物理气相沉积和光学显微镜/拉曼光谱相结合的方法，研究了二维vdW异质结构的动态生长过程。这使我们能够识别一种新的生长模式，其生长速率和形态与传统的线性生长模式明显不同。我们提出了一个模型，解释了形态的差异，并考虑到表面扩散的作用，量化的两种模式的增长率。我们系统地研究了一系列的材料组合，包括CdI 2/WS 2，CdI 2/MoS 2，CdI 2/WSe 2，PbI 2/WS 2，PbI 2/MoS 2，PbI 2/WSe 2和Bi 2Se 3/WS 2。这些发现可以推广到许多其他二维异质结构的合成与控制的形态和物理性能，有利于未来的设备应用。
2021-10-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Oxygen Octahedral Tilt Controlled Topological Hall Effect in Epitaxial and Freestanding SrRuO3/SrIrO3 Heterostructures
本研究通过外延剥离技术制备独立SrRuO3/SrIrO3异质结，利用第一性原理计算和微磁模拟揭示氧八面体倾转控制Dzyaloshinskii-Moriya相互作用，从而在宽温域内稳定Néel型斯格明子并诱导拓扑霍尔效应。
2023-05-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A single-phase epitaxially grown ferroelectric perovskite nitride
本研究报道了单相铁电氮化物钙钛矿CeTaN3在氧化物和半导体上的外延生长，证实其极性对称与可翻转铁电畴，剩余极化约20 μC/cm²，为铁电氮化物器件应用奠定基础。
2025-04-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial Sr-doped nickelate perovskite thin films and Ruddlesden-Popper phases grown by magnetron sputtering
本文利用离轴射频磁控溅射在SrTiO3(001)衬底上外延生长Sr掺杂镍酸盐钙钛矿和Ruddlesden-Popper相薄膜，系统研究生长温度对相稳定性及结构电子特性的影响，为可扩展薄膜制备技术提供新途径。
2024-12-30 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial Thin Films of a Chalcogenide Perovskite
硫系钙钛矿材料是一种新型的电子材料，但由于缺乏高质量的外延薄膜，其基本性能和应用受到限制。我们报道了用脉冲激光沉积法外延生长BaZrS 3（一种典型的硫属化物）薄膜。X射线衍射研究表明，薄膜是强烈的织构面外，并有一个明确的面内外延与衬底的关系。电子显微镜的研究证实存在的外延的前几层的膜在界面处，即使远离界面的膜是多晶与大量的扩展的缺陷，这表明有潜力进一步改善生长。X射线反射率和原子力显微镜显示光滑的薄膜表面和衬底与薄膜之间的界面。薄膜在带边附近有很强的光吸收，在可见光区有很强的光致发光。的光电探测器设备显示快速和有效的光响应与最高的开/关比BaZrS 3膜迄今为止报道。我们的研究为实现硫系钙钛矿的外延薄膜、异质结构和超晶格提供了机会，以探测基本物理现象和由此产生的电子和光子器件技术。
2021-05-24 cond-mat.mtrl-sci
Josephson Junctions Via Anodization of Epitaxial Al on an InAs Heterostructure
我们结合电子束光刻和掩模阳极氧化的外延铝，以确定隧道结通过选择性氧化，减轻需要湿蚀刻处理或直接沉积的介电材料。应用这种技术来定义约瑟夫森结在邻近诱导超导Al-InAs异质结构，我们观察到多个Andreev反射在传输实验中，表示一个高品质的结。我们进一步比较通过湿法蚀刻和阳极氧化定义的霍尔酒吧的流动性和密度。这些结果可能会发现实用的新的制造方法，以结为基础的量子位平台。
2021-05-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Room-temperature ferromagnetic insulating state in highly cation-ordered epitaxial oxide double perovskite
铁磁绝缘体（FMIs）是发展无耗散电子和自旋电子器件的重要组成部分。然而，由于铁磁性通常伴随着金属性，FMI在自然界中天生就很罕见。在这里，新颖的室温FMI薄膜的外延合成通过故意控制的比例的两个B-位阳离子的双钙钛矿Sr 2FeReO 6。与化学计量比的Sr 2FeReO 6中已知的铁磁金属相相比，具有高居里温度（Tc~400 K）和大饱和磁化强度（MS~1.8 μB/f. u.）发现在高度阳离子有序的富铁相。FMI态的稳定化是由于过量Fe形成了Fe ~（3+）-Fe ~（3+）和Fe ~（3+）-Re ~（6+）键合态。通过控制外延氧化物钙钛矿中的阳离子而出现的FMI态为开发新型氧化物量子材料和异质结构打开了大门。
2018-12-12 cond-mat.mtrl-sci
Evidence of Crystal-Field-Mediated Anisotropic Orbital Rashba Effect in Epitaxial Ru/FM Heterostructure
Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences（中国科学院半导体研究所）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；Beihang University（北京航空航天大学）
研究针对轨道Rashba纹理控制难题，在Ru/铁磁异质结构中证实晶体场介导的各向异性轨道Rashba效应，明确界面晶体场相干性对轨道力矩的关键作用，为轨道力矩调控提供新途径。
2026-09-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Universal Fabrication of Graphene/Perovskite Oxide Hybrid Heterostructures
Sungkyunkwan University（成均馆大学）；Sejong University（世宗大学）；Ulsan National Institute of Science and Technology（蔚山科学技术院）；The University of Tennessee（田纳西大学）
本研究提出了一种通用、无催化剂的方法，通过三种不同的钙钛矿氧化物基板在大气化学气相沉积下直接生长石墨烯，实现了在绝缘基板上均匀单层石墨烯的制备，并揭示了基板诱导的晶格声子和电子-声子耦合现象。
2025-11-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Selective growth of perovskite oxides on SrTiO3 (001) by control of surface reconstructions
我们报告了SrTiO 3和SrVO 3在SrTiO 3（001）表面上的表面重构（RC）依赖性生长，其中两种不同的表面重构共存，即（2x 1）和c（6x 2）。直到几个层的覆盖，在允许在（2x 1）RC上逐层外延生长的生长条件下，在c（6x 2）RC上禁止外延生长。扫描隧道显微镜检查的c（6x 2）RC的晶格结构表明，这种RC选择性生长主要源于显着的结构/化学计量的c（6x 2）RC和立方钙钛矿薄膜之间的差异。结果表明，SrTiO 3岛的形成从成核阶段就被禁止了。
2011-02-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial antiperovskite/perovskite heterostructures for materials design
我们展示了氮化物反钙钛矿Mn $_{3}$ GAN和氧化物钙钛矿（La $_{0.3}$ Sr $_{0.7}$）（Al $_{0.65}$ Ta $_{0.35}$）O $_{3}$（LSAT）和SrTiO $_{3}$之间原子级尖锐界面的制造，作为氮化物-反钙钛矿/氧化物-钙钛矿异质结构的范例。结合使用扫描透射电子显微镜（STEM）、原子分辨率光谱技术和第一性原理计算，我们研究了原子尺度的结构、组成和界面结合。我们发现，反钙钛矿和钙钛矿化合物之间的外延生长介导的一个连贯的界面单层，连接两个反结构。我们预计我们的研究结果将是开发功能性反钙钛矿/钙钛矿异质结构的重要一步，以利用其功能特性的组合，包括超低功耗应用的拓扑特性。
2019-12-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magnetocapacitive La0.6Sr0.4MnO3 0.7Pb(Mg0.33Nb0.67)O3 0.3PbTiO3 epitaxial heterostructures
用脉冲激光烧蚀法在LaNiO 3/LaAlO 3（100）衬底上制备了La0.6Sr0.4MnO30.7Pb（Mg0.33Nb0.67）O30.3PbTiO3异质结。铁磁和铁电滞后确定了它们的双铁性。介电行为研究在不同的磁场在很宽的频率和温度范围内显示，在这些异质结构的电容随所施加的磁场。磁电容的出现及其对磁场、磁性层厚度、温度和频率的依赖性表明应变介导的磁电耦合、磁性层的磁阻和Maxwell Wagner效应对所观察到的性质的综合贡献。
2008-04-16 cond-mat.mtrl-sci
Enabling two-dimensional electron gas with high room-temperature electron mobility exceeding 100 cm$^2$/Vs at a perovskite oxide interface
本文在BaSnO$_3$/LaInO$_3$外延界面可控创建二维电子气，室温电子迁移率达119 cm$^2$/Vs，为钙钛矿氧化物2DEG最高值，并借助分子束外延沉积模式实现远离衬底界面的原位优化。
2024-08-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Stabilizing Magnetic Bubble Domains in Epitaxial 2D Magnet/Topological Insulator Heterostructures through Interfacial Interactions
University of Southern California（南加州大学）；University of South Florida（南佛罗里达大学）；The Ohio State University（俄亥俄州立大学）；Max Planck Institute for Solid State Research（马克斯·普朗克固体研究所）；Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie（柏林赫尔姆霍兹材料能源中心）
研究通过界面相互作用稳定磁性气泡域，揭示界面耦合对磁各向异性和Dzyaloshinskii-Moriya相互作用的影响，为相选择控制磁域提供新策略。
2026-03-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Single Crystal High Entropy Perovskite Oxide Epitaxial Films
合成高熵钙钛矿氧化物的单晶外延薄膜的第一实例。采用脉冲激光沉积法在SrTiO 3和MgO衬底上外延生长了结构无序的ABO 3钙钛矿结构Ba（Zr0.2Sn0.2Ti0.2Hf0.2Nb0.2）O3。X射线衍射和扫描透射电子显微镜表明，薄膜是具有良好的结晶性和原子突变的界面下基板的单相。原子分辨电子能量损失谱图显示所有B-位点阳离子的均匀和随机分布。稳定具有这种水平的构型无序的钙钛矿的能力为从更广泛的组合阳离子托盘设计材料提供了新的可能性，同时为强相关量子材料的基础研究提供了新的途径，其中局部无序可以在确定宏观性质方面发挥关键作用。
2018-06-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Enhanced stability of 2D organic-inorganic halide perovskites by doping and heterostructure engineering
有机-无机卤化物钙钛矿太阳能电池由于其低成本制造、灵活性和高功率转换效率而最近引起了人们的广泛关注。从三维到二维（2D）的减少为调整有机-无机卤化物钙钛矿的电子性质提供了令人兴奋的机会。在这里，我们提出了第一性原理密度泛函理论为基础的路线，研究降维，杂质掺杂，异质结构工程的能量稳定性，带隙和输运性质的2D杂化有机-无机卤化物钙钛矿的影响。我们表明，二维有机-无机卤化物钙钛矿的能量稳定性可以显着提高化学沉积二硫化钼单层作为前体的系统中的异质结构工程。虽然一方面，这些结构具有与它们的体对应物相似的和优异的输运性质，但另一方面，它们具有宽范围的可调谐带隙的优点。我们的预测将加快未来的努力（包括理论和实验）在高性能钙钛矿的合成，测量和应用。
2018-07-20 cond-mat.mtrl-sci
Two-dimensional metal halide perovskites and their heterostructures: from synthesis to applications
本文综述二维金属卤化物钙钛矿纳米结构的合成、厚度依赖性质、宽光谱带隙调控及其与二维材料形成的异质结构，并梳理其在电子、光电子和能源器件中的应用。
2023-06-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Large perpendicular magnetic anisotropy in epitaxial Fe/MgAl2O4(001) heterostructures
研究了电子束蒸发外延Fe（0.7 nm）/MgAl 2 O 4（001）异质结构的垂直磁各向异性（PMA）及相关性质。使用优化的结构，我们在室温下获得了大的PMA能量~1 MJ/m3，与超薄Fe/MgO（001）异质结构相当。PMA能量和饱和磁化强度都表现出较弱的温度依赖性，保证了应用中较宽的工作温度范围。利用时间分辨磁光克尔效应测得0.7 nm Fe层的有效磁阻尼常数为~0.02。本研究证实了Fe/MgAl 2 O 4异质结用于垂直磁性隧道结的能力，并且与理论预测很好地吻合。
2018-04-19 cond-mat.mtrl-sci
Liquid Epitaxial Growth of Two-dimensional Non-layer structured hybrid Perovskite
杂化钙钛矿CH 3 NH3 PbX 3（X= Cl，Br，I）是一种很有前途的新型光电子器件材料。由于CH 3 NH3 PbX 3本身的非层状结构，合成大尺寸的分子薄CH 3 NH3 PbX 3仍然具有挑战性。在这里，我们报告了一种低成本和高效率的制造路线，通过液相外延在云母衬底上获得大规模的单晶2D CH 3 NH3 PbX 3钙钛矿。二维钙钛矿的特征在于厚度为8 nm，横向尺寸为数百微米。第一性原理计算表明，在钙钛矿/云母界面处的强钾-卤素相互作用降低了钙钛矿的界面能，从而驱动它们的快速面内生长。光谱研究表明，2D CH 3 NH3 PbBr 3具有30 meV的小激子结合能，允许具有126 A/W的光响应度和超过80 kHz的带宽的优异的可见光光电探测器。这些特征表明液相外延是一种自下而上的方法来制备非层状结构的二维钙钛矿，为器件应用和基础研究提供了一个新材料平台。
2018-11-08 cond-mat.mtrl-sci
Effect of heterostructure engineering on electronic structure and transport properties of two-dimensional halide perovskites
有机-无机卤化物钙钛矿太阳能电池由于其低成本制造、灵活性和高功率转换效率而引起了人们的广泛关注。最近的努力表明，从三维到二维（2D）的有机-无机卤化物钙钛矿的减少有望提供一个令人兴奋的机会来调整其电子特性。在这里，我们探讨了降维和异质结构工程的内在材料性能，如能量稳定性，带隙和输运性能的二维混合有机-无机卤化物钙钛矿使用第一性原理密度泛函理论的效果。我们表明，能量稳定性显着增强工程钙钛矿异质结构，也具有良好的传输特性类似于他们的散装同行。这些层状化学物质还展示了宽范围的可调谐带隙和可见光谱中的高吸收系数的优点。所提出的二维异质结构材料具有用于纳米光电子器件以及有效的光电子器件的潜力。
2021-08-17 cond-mat.mtrl-sci
Interfacial chemistry meets magnetism: comparison of $Co/Fe_3O_4$ and $Co/α-Fe_2O_3$ epitaxial heterostructures
利用微观与光谱方法对比研究了$Co/Fe_3O_4$与$Co/α-Fe_2O_3$外延异质结构的界面化学与磁性，发现界面钴氧化与铁还原引发未补偿磁矩和轨道磁矩增强，且钴与氧化铁间存在铁磁耦合。
2025-02-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Unconventional anomalous Hall effect in epitaxially stabilized orthorhombic Ru$^{3+}$ perovskite thin films
本研究通过外延稳定正交晶系Ru$^{3+}$钙钛矿薄膜，发现NdRuO$_3$在低温低场下出现非常规反常霍尔效应，归因于拓扑霍尔效应，为探索自旋轨道耦合与库仑相互作用及拓扑现象提供了新平台。
2023-05-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Stable Polar Oxynitrides through Epitaxial Strain
我们通过基于群体智能的结构预测方法、密度泛函晶格动力学和第一性原理分子动力学研究了ABO $_2$ N氮氧化物的能量有利结构随压力和应变的变化。我们预测了几种在高压下结晶稳定的极性氧氮化物钙钛矿。此外，我们发现钙钛矿结构的氮氧化物的铁电极性相可以是结晶稳定的，并在高压下在适当的衬底上合成。铁电氮氧化物在环境压力下外延应变下的动力学稳定性也意味着使用脉冲激光沉积或其他原子层沉积方法合成它们的可能性。我们的研究结果对进一步探索其他氮氧化物材料也具有广泛的意义。我们进行了第一性原理分子动力学，发现YSiO $_2$ N的极性钙钛矿是亚稳态至少600 K下的压缩外延应变转换到稳定的硅灰石样结构之前。YSiO $_2$ N在具有外延应变的压力下稳定。我们预测LaSi $_2$ N、LaGeO $_2$ N、BiSiO $_2$ N和BiGeO $_2$ N在零压力下即使没有外延应变也是亚稳态的铁电钙钛矿。
2021-06-10 cond-mat.mtrl-sci
Heterostructure Design in Two-Dimensional Perovskites by Sequential Recrystallization
Italian Institute of Technology (IIT)（意大利理工学院）；Dipartimento di Chimica e Chimica Industriale, Università degli Studi di Genova（热那亚大学化学与工业化学系）
通过顺序重结晶方法设计多种二维钙钛矿异质结构，实现多色发光和光学耦合，为新型光电子器件开发提供新途径。
2025-12-15 cond-mat.mtrl-sci
Investigation of biferroic properties in La0.6Sr0.4MnO3/0.7 Pb(Mg1/3Nb2/3)O3 0.3 PbTiO3 epitaxial bilayered heterostructures
采用脉冲激光烧蚀技术在LaNiO 3涂层LaAlO 3（100）单晶衬底上制备了由不同厚度的La0.6Sr0.4MnO3（LSMO）和0.7Pb（Mg 1/3 Nb 2/3）O30.3PbTiO3（PMN-PT）组成的双层外延薄膜。这些异质结构的铁电和铁磁特性证实了它们的双铁性。由于晶格应变的影响，双层异质结构的磁化强度和铁电极化强度随着PMN-PT层厚度的增加而增强。这些异质结构的介电性能研究在很宽的温度范围内，在不同的磁场强度建议的弹性应变介导的磁电耦合背后所观察到的磁介电效应的影响，除了在施加的磁场下的界面载流子的重排。
2009-06-25 cond-mat.mtrl-sci
On the electronic structure of the charge-ordered phase in epitaxial and polycrystalline La1-xCaxMnO3 (x = 0.55, 0.67) perovskite manganites
本文讨论了电荷有序（CO）La_（1-x）Ca_xMnO_3（LCMO）（x= 0.55，0.67）外延薄膜和多晶的电荷输运性质。通过电流与电压、直流电阻率与温度、局部活化能与温度、磁电阻和导纳谱测量研究了输运性质，这些测量都表明在单个CO相中存在局部电子结构。先前观察到的离域电荷异常可能仅限于相分离的材料。
2008-03-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Epitaxial aluminum layer on antimonide heterostructures for exploring Josephson junction effects
本文研究了锑化物异质结构上外延铝层的生长，在室温或零下生长的薄膜观察到1.3K超导转变，制备的迁移率1.0×10⁶ cm²/Vs的约瑟夫森结实现超流态，为量子信息和微电子提供高质量平台。
2025-04-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Photovoltaic effect in BiFeO3/TiO2 heterostructures tuned with epitaxial strain and an electric field
基于第一性原理计算，在可见光区，外延应变和电场可以调节BiFeO 3/TiO 2异质结的光伏效应，这表现为在拉伸应变和电场作用下异质结吸收活性的增强.这表明在双层膜的界面处存在着光子、自旋载流子、电荷、轨道和晶格之间的耦合，这使得异质结成为一种基于自旋电子学的多功能光电器件的有趣候选者。异质结构的微观机制与界面附近Fe 3d和O 2 p轨道之间的自旋转移和电荷重排密切相关。
2013-09-21 cond-mat.mtrl-sci
Extraordinary efficient spin-orbit torque switching in (W, Ta)/epitaxial-Co60Fe40/TiN heterostructures
磁性异质结构中的巨自旋霍尔效应以及低自旋记忆损耗和高界面自旋混合电导是实现基于自旋矩的节能逻辑器件的先决条件。我们报道了W（Ta）界面外延-Co_（60）Fe_（40）/TiN结构的巨自旋霍尔角（SHA）为28.67（5.09）。在W（Ta）/Co_（60）Fe_（40）（t_CoFe）/TiN结构中，自旋-轨道转矩翻转电流密度（J_Crit）低至1.82（8.21）MA/cm ~ 2，其起源于外延界面。这些结构还表现出非常低的自旋记忆损失和高自旋混合电导。这些非凡的SHA值以及因此在半导体工业兼容外延材料组合中的超低J_Crit为通过利用外延界面实现节能自旋逻辑器件开辟了新的方向。
2019-10-02 cond-mat.mtrl-sci
Non-epitaxial perovskite polariton laser diode operating under direct current
本文提出将溶液生长CsPbBr3微片与单壁碳纳米管电极集成并嵌入光学微腔，在8 K和65 μA直流下实现强耦合区极化激元激光。
2025-09-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Interdiffusion in epitaxial ultrathin Co2FeAl/MgO heterostructures with interface-induced perpendicular magnetic anisotropy
利用扫描透射电子显微镜（SEM）、能量色散X射线谱（EDS）和X射线磁圆二色性（XRD）研究了外延生长的Co2 FeAl/MgO（001）异质结的结构，并与界面诱导的垂直磁各向异性（PMA）有关。研究发现，Co2 FeAl层中的Al原子向MgO中发生了明显的互扩散，在Co2 FeAl/MgO界面附近形成了贫Al的Co-Fe-Al/Mg-Al-O结构。这种原子置换可能起到额外的作用，提高PMA，这是与观察到的大垂直轨道磁矩的Fe原子在界面处。这项工作表明，在ferromanget/势垒界面的相互扩散的控制是至关重要的界面诱导PMA系统的设计。
2016-10-10 cond-mat.mtrl-sci
Competing phases and domain structures of ferroelectric perovskites: the benefit of epitaxial (110) growth
Ruhr-University Bochum（波鸿鲁尔大学）
研究通过第一性原理分子动力学模拟，探讨铁电钙钛矿在（110）应变下的相和域结构，发现（110）生长能稳定多种亚稳态，具有高功能可调性。
2026-05-08 cond-mat.mtrl-sci
Voltage control of magnetic anisotropy in epitaxial Ru/Co2FeAl/MgO heterostructures
磁异质结构中磁各向异性的电压控制（VCMA）是实现超低功耗高能效电子器件的关键技术。在这里，我们报告的第一个示范的VCMA效应在新型外延Ru/Co2 FeAl（CFA）/MgO异质结构与界面垂直磁各向异性（PMA）。制备了具有Ru/CFA/MgO结构的垂直磁化隧道结，并对CFA自由层的开关场进行了有效的电压控制。在室温（4K）下，CFA薄膜的VCMA系数达到108（139）fJ/Vm。通过重复测量证实了异质结构中的界面稳定性。还研究了界面PMA和VCMA效应的温度依赖性。结果发现，温度依赖性遵循幂律的饱和磁化强度的指数为~2。在这项工作中观察到的显着的VCMA效应表明，Ru/CFA/MgO异质结构可能是一个有前途的候选人与电压控制的自旋电子器件。
2016-11-09 cond-mat.mtrl-sci
Crossover of Ising- to Rashba-Type Superconductivity in Epitaxial Bi2Se3/Monolayer NbSe2 Heterostructures
一个拓扑绝缘体（TI）与一个s波超导体的接口已经被预测拥有一种不寻常的超导形式，称为拓扑超导（TSC）。分子束外延（MBE）是大规模制备TI/超导体异质结的主要方法。虽然已经实现了在s波超导体上生长外延TI膜，但合成原子级薄的TI/超导体异质结构仍然是一个突出的挑战，这对于工程TSC相至关重要。在这里，我们使用分子束外延生长Bi 2Se 3薄膜的单层NbSe 2上的控制厚度，并进行原位角分辨光电子能谱和异位磁输运测量这些Bi 2Se 3/单层NbSe 2异质结。我们发现，在Bi_2Se_3/单层NbSe_2异质结构中，Rashba型体量子阱带和自旋非简并表面态的出现与超导电性的面内上临界磁场的显著抑制相一致.这是从伊辛到拉什巴型超导配对的交叉的签名，通过改变Bi 2Se 3膜厚度引起的。我们的工作开辟了一条新的途径，探索一个强大的TSC相在TI/Ising超导体异质结构。
2022-04-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
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
Interface Modeling of Perovskite Polymer Heterostructures for Enhanced Charge Transfer Efficiency in Hybrid Photovoltaic Materials
Sabanci University（萨班哲大学）
本研究通过DFT分析揭示了钙钛矿聚合物异质界面中表面终止对电荷传输的影响，发现PbI终止界面具有更强的电子耦合和电荷传输效率。
2025-12-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Origin of the Large Perpendicular Magnetic Anisotropy in Nanometer-thick Epitaxial Graphene/Co/Heavy Metal Heterostructures
理论建模和实验的结合揭示了大的垂直磁各向异性（PMA）的起源，出现在纳米厚的外延Co膜之间的石墨烯（Gr）和重金属（HM）基板，作为Co厚度的函数插入。高质量的外延Gr/Co \n /HM（111）（HM=Pt，Ir）异质结构通过在石墨烯下方插入而生长，石墨烯充当表面活性剂，其动力学稳定高度完美的Co面心四元（$fct$）膜的假晶生长，其中堆垛层错的数量减少作为通过高分辨率扫描透射电子显微镜（HR-STEM）观察到的唯一结构缺陷。磁光克尔效应（MOKE）测量表明，对于Pt和Ir衬底，当Co的临界厚度分别达到4 nm（20 ML）和2 nm（10 ML）时，这种异质结构呈现出PMA，而X射线磁圆二色性（XMCD）测量表明，轨道矩的各向异性与Co的厚度呈反幂律关系，反映了其界面性质，在相同的临界值下改变符号。第一性原理计算表明，无论石墨烯的存在，HM缓冲层上的理想Co $fct$膜由于内部块状Co层的面内贡献而不维持超过约6 μ L的PMA。维持PMA的大的实验临界厚度只能通过包含促进局部$hcp$堆垛的结构缺陷（例如孪晶界或堆垛层错）来恢复。值得注意的是，层分辨分析的轨道动量各向异性再现其界面的性质，并揭示了Gr/Co界面的贡献是可比的Co/Pt（Ir）。
2020-12-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Flexible and Efficient Semi-Empirical DFTB Parameters for Electronic Structure Prediction of 3D, 2D Iodide Perovskites and Heterostructures
本文定制了DFTB参数，以低成本准确预测三维和二维碘化铅钙钛矿的带隙、有效质量及异质结构能带排列，适用于大规模系统研究。
2025-01-19 cond-mat.mtrl-sci
Study of polycrystalline bulk Sr$_3$OsO$_6$ double-perovskite insulator: comparison with 1000 K ferromagnetic epitaxial films
在高温高压（1200 $^\circ$ C，6 GPa）条件下，通过固相反应合成了有序双钙钛矿绝缘体SrPDMATHABMM OsO $_6$多晶。的合成使我们能够进行比较研究的散装形式的Sr $_3$ OsO $_6$朝向揭示1000 K铁磁性的驱动机制，这是最近发现的外延生长的Sr $_3$ OsO $_6$薄膜。与薄膜不同的是，块体主要是反铁磁性而不是铁磁性。因此，只有当Sr $_3$ OsO $_6$受到界面的影响时，才会出现强的铁磁有序.在低温下（$<$ 17 K），比热容为39.6（9）× 10 $^{-3}$ J mol $^{-1}$ K $^{-2}$.这个值是非常高的，这表明在磁基态可能存在类似费米子的激发。虽然Sr $_3$ OsO $_6$的体相和薄膜相具有相同的晶格基和电绝缘状态，但它们的磁性却完全不同。
2020-02-17 cond-mat.mtrl-sci
Structure Prediction of Ionic Epitaxial Interfaces with Ogre Demonstrated for Colloidal Heterostructures of Lead Halide Perovskites
Istituto Italiano di Tecnologia（意大利理工学院）；Carnegie Mellon University（卡内基梅隆大学）
Ogre用于预测离子取向生长界面结构，揭示了异质结构中界面形成机制及材料兼容性影响
2025-12-11 cond-mat.mtrl-sci
Transport properties of band engineered p-n heterostructures of epitaxial Bi$_2$Se$_3$/(Bi$_{1-x}$Sb$_x$)$_2$(Te$_{1-y}$Se$_y$)$_3$ topological insulators
在Bi基三维拓扑绝缘体材料中，寄生体掺杂的挑战仍然无处不在，特别是在通过分子束外延（MBE）制备样品时。在这里，我们提出了一种异质结构的外延BSTS生长的方法。薄的n型Bi $_2$ Se $_3$（BS）层被用作外延和静电种子，其显著地改善了样品性质的结晶和电子质量以及再现性。在具有p型（Bi $_{1-x}$ Sb $_x$）$_2$（Te $_{1-y}$ Se $_y$）$_3$（BSTS）的BS异质结构中，我们证明了仅通过调整相应层的厚度来调谐电子性质的固有带弯曲效应。弱反局域化的特点，在磁导的分析表明，随着BSTS厚度的增加，顶部和底部的导电层的分离。通过温度和门依赖的传输测量，我们表明，薄BS种子层可以完全耗尽内的异质结构，并证明通过背栅在整个样品厚度的带的静电调谐。
2021-01-20 cond-mat.mtrl-sci
Semimetallic transport properties of epitaxially stabilized perovskite CaIrO3 films
本文报道了钙钛矿型（Pv）CaIrO 3薄膜的合成及其输运性质。CaIrO3的Pv相通过在SrTiO3、（LaAlO3）0.3（Sr2AlTaO6）0.7和LaAlO3衬底上外延生长而稳定，所述衬底分别具有强拉伸、弱拉伸和压缩应变。这些薄膜的电阻率显示出较差的金属行为。的霍尔电阻率表现出作为温度的函数和非线性的磁场依赖性，这清楚地表明，电子和空穴的共存，因此支持Pv CaIrO3薄膜是半金属的符号变化。所观察到的半金属基态对拉伸和压缩应变的鲁棒性与费米能级周围的受保护的狄拉克点（节点）的存在是一致的，这阻止了系统成为带绝缘体。
2015-01-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Above-room-temperature ferromagnetism in large-area epitaxial Fe3GaTe2/graphene van der Waals heterostructures
Paul-Drude-Institut für Festkörperelektronik, Leibniz-Institut im Forschungsverbund Berlin e.V.（柏林莱布尼茨固体电子学保罗·德鲁德研究所）；Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, Institute of Ion Beam Physics and Materials Research e.V.（德累斯顿-罗森多夫亥姆霍兹中心离子束物理与材料研究所）；QZabre AG（QZabre股份公司）；Helmholtz Zentrum Berlin for Materialien und Energie（柏林亥姆霍兹材料与能源中心）
研究通过分子束 epitaxy 实现大尺寸 Fe3GaTe2/graphene 范德瓦尔异质结构的高质量生长，发现其具有室温以上较高的居里温度和强垂直磁各向异性，为下一代高效磁性器件提供新可能。
2025-05-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial growth and antiferromagnetism of Sn-substituted perovskite iridate SrIr$_{0.8}$Sn$_{0.2}$O$_3$
由于其晶格、电荷和自旋自由度之间的强相互作用，5D铱酸盐已经显示出大量的涌现现象，因此薄膜形式在自旋电子学应用中的潜力被高度利用。在这里，我们有外延稳定的钙钛矿型SrIr $_{0.8}$ Sn $_{0.2}$ O $_3$ [001] SrTiO $_3$衬底上通过脉冲激光沉积和系统地表征的结构，电子和磁性。物理性质的测量解开了一个绝缘的基态与弱铁磁性的压缩应变外延膜。通过同步加速器X射线衍射鉴定八面体旋转模式，分辨$a^+b^-c^-$和$a^-b^+c^-$结构域的混合。X射线磁共振散射直接证明了磁序的G型反铁磁结构和弱铁磁性的自旋倾斜性质。
2019-12-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Epitaxial strain control of hole-doping induced phases in a multiferroic Mott insulator Bi2FeCrO6
外延应变已被证明驱动结构相变以及钙钛矿基薄膜中的新功能。A位的异价掺杂可以驱动钙钛矿中的绝缘体到金属和磁性转变以及各种有趣的结构和电子现象。使用第一性原理计算，我们在这里演示，如何耦合外延应变与A-位空穴掺杂的多铁性双钙钛矿，Bi 2FeCrO 6，可能会导致缓解与反位缺陷和降低磁化强度的材料薄膜相关的问题。我们还表明，外延应变可以用来操纵掺杂诱导半金属绝缘体，反极性极性，反铁磁铁磁，轨道有序和电荷有序的转变所产生的空穴状态。我们还预测了具有大磁矩的半金属极性相的形成，这可能具有巨大的基础和技术意义。
2018-07-11 cond-mat.mtrl-sci
Two-dimensional electron systems in perovskite oxide heterostructures: Role of the polarity-induced substitutional defects
在钙钛矿氧化物如LaAlO 3和SrTiO 3的界面处的二维电子系统（2DES）的发现激发了在利用这种类型的氧化物异质结构设计界面功能方面的巨大努力。然而，它的基本起源仍然不清楚，例如共存的界面导电性和磁性的微观机制。在这里，我们报告了一个全面的光谱调查的深度剖面的2DES相关的Ti 3D界面载流子使用深度和元素的特定技术，驻波激发光电子能谱和共振非弹性散射。我们发现，一种类型的Ti 3d界面载流子，这引起的2DES是位于3个单位电池从n型界面的SrTiO 3层。出乎意料的是，另一种类型的界面载流子，这是极性诱导的Ti-on-Al反位缺陷，存在于相对的LaAlO 3层（~10 Ω）的前3个晶胞中。我们的研究结果提供了一个微观图片的本地化和移动Ti 3d界面载流子分布在整个接口，并建议在LaAlO 3/SrTiO 3接口的2DES和2D磁性有不同的解释，起源于不同类型的接口载流子。
2020-10-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Solid-state ionic rectification in perovskite nanowire heterostructures
卤化物钙钛矿材料因其出色的光电应用而引起越来越多的研究关注。由于其低活化能，离子迁移与卤化物钙钛矿器件的长期稳定性和许多不寻常的输运行为有关。然而，卤化物钙钛矿晶体中离子传输的精确控制仍然具有挑战性。在这里，我们可视化和量化的电场诱导的卤素离子迁移的轴向CsPbBr $_3$ -CsPbCl $_3$纳米线异质结构，并证明了固态离子整流，这是由于在纳米线中的离子空位的非均匀分布，从电屏蔽和它们的创建和破坏之间的竞争在电极界面的结果。非对称异质结构特性在以卤化物钙钛矿作为构建块的先进离子电路的设计中为离子运动操纵添加了额外的旋钮。
2020-07-15 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.chem-ph
Route to Achieving Giant Magnetoelectric Coupling in BaTiO$_3$/Sr$_2$CoO$_3$F Perovskite Heterostructures
磁性材料中的原子的极化诱导自旋切换为设计和开发先进的自旋电子器件，特别是其中磁状态可以由电场控制的存储器件打开了可能性。我们采用密度泛函理论计算来研究钙钛矿型锶钴氟氧化物Sr $_2$ CoO $_3$ F（SCOF）在混合钙钛矿异质结构中的磁性，其中SCOF夹在两个铁电BaTiO $_3$（BTO）层之间。计算结果表明，通过改变BTO的极化方向，可以控制中心Co原子的自旋状态，即通过改变BTO的铁电极化相对于SCOF的相对取向，使其从高自旋态转变为低自旋态，从而产生了一种意想不到的巨磁电耦合，即$α_s \approx 21 \times 10 ^{-10}$ Gcm $^2$ /V.
2018-10-06 cond-mat.mtrl-sci
Observation of Amplified Stimulated Terahertz Emission from Optically Pumped Epitaxial Graphene Heterostructures
实验观察了1550 nm，80 fs脉冲光纤激光泵浦下外延石墨烯/硅异质结构中光生电子/空穴的快速弛豫和相对缓慢的复合动力学，并利用泵浦激光产生的太赫兹（THz）光进行探测.时间分辨的电场强度源于相干太赫兹光子发射的电光采样在全反射几何。从1.8到5.2THz的傅立叶谱与泵浦光子谱很好地吻合。这一结果归因于太赫兹探测光束刺激的石墨烯样品的太赫兹辐射的放大发射，并提供了在太赫兹光谱范围内发生负动态电导率的证据。
2010-02-03 cond-mat.mtrl-sci
