Improving electrical properties of ferroelectric thin films by ultraviolet radiation
顺电相的铁电薄膜表现出两种不希望有的特性：电压-电容特性的滞后和电容的显著弛豫时间。我们的实验表明，这两个抑制是通过使用紫外线（UV）辐射与波长对应的材料禁带宽度。实验上，我们还观察到紫外辐射诱导调制的薄膜介电常数没有施加电场。这些现象被认为有着相同的起源：紫外光引起非平衡载流子的产生和铁电薄膜内部空间电荷的重新分布。
2005-09-15 cond-mat.mtrl-sci
Limitations to Electrical Probing of Spontaneous Polarization in Ferroelectric-Dielectric Heterostructures
从材料科学的角度来看，准确估计铁电-电介质叠层中的铁电极化是重要的，并且它对于基于铁电的电子器件的发展也是至关重要的。本文通过理论推导和数值模拟，回顾了PUND技术在金属-铁电-介质-金属（MFDM）结构中的理论和应用。在MFDM结构中，PUND技术的结果可能在很大程度上不同于在叠层中实际切换的极化，这又不同于下面的铁电体的剩余极化。因此，主要的障碍，防止PUND测量提供一个很好的估计MFDM堆栈中的偏振开关进行了讨论。所涉及的物理量，并不总是在实验中访问的检查，提供了一个有用的洞察力的主要来源的错误的PUND技术，并澄清了微妙的相互作用之间的去极化场和电荷注入和捕获MFDM堆栈与薄介电层。
2022-04-12 cond-mat.mtrl-sci
Electrical Studies of Barkhausen Switching Noise in Ferroelectric lead zirconate titanate (PZT) and BaTiO3: Critical Exponents and Temperature-dependence
以前的研究巴克豪森噪声在PZT已被限制到能谱（转换速率响应电压与时间），显示协议与雪崩模型;在钛酸钡的其他指数已被测量声学，但仅在环境温度下。在本研究中，我们报告了PZT余震的Omori指数（-0.95 $\pm$ 0.03），并将钛酸钡研究扩展到更广泛的温度范围。
2019-05-31 cond-mat.mtrl-sci
Room Temperature Ferroelectricity and Electrically Tunable Berry Curvature Dipole in III-V Monolayers
通过第一性原理计算，预测了III-V族AB型单层具有室温铁电性，展示了电场可调的Berry曲率偶极矩与非线性霍尔电流，并证实其在高效铁电隧道结等下一代存储器件中的应用潜力。
2024-05-29 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectric polarization controlled orbital Hall conductivity in a higher-order topological insulator: \textit{d1T}-phase monolayer MoS$_2$
Shanghai University（上海大学）
研究探讨了单层d1T相MoS₂作为高阶拓扑绝缘体的特性，揭示了铁电极化对轨道霍尔电导的调控作用，为可调轨道霍尔效应提供了理论和材料基础。
2026-05-18 cond-mat.mtrl-sci
Polarity control of carrier injection at ferroelectric/metal interfaces for electrically switchable diode and photovoltaic effects
研究了Pt/BiFeO3/SrRuO3薄膜电容器的开关铁电二极管效应及其物理机制。我们的电测量结果支持，附近的Pt/BiFeO3界面生长的样品，有缺陷的层（可能是一个富氧空位层）成为形成和干扰载流子注入。因此，我们使用了一个电气培训过程，以获得铁电控制的二极管极性，通过改变极化方向，使用外部偏置，我们可以切换正向和反向二极管之间的传输特性。我们的系统的特点是与一个矩形的极化磁滞回线，我们证实了二极管的极性切换发生在铁电矫顽电压。此外，我们观察到的二极管的极性和相关的光伏响应依赖于铁电畴配置的同时切换。我们的详细研究表明，极化电荷可以影响铁电/金属界面处的肖特基势垒，导致界面载流子注入的调制。极化调制载流子注入的量可以影响空间电荷限制的体电流-电压（J-V）行为从欧姆（即，J~V）到非线性（即，J~V ^n，其中n为\geq 2）。体导电和极化调制载流子注入的这种组合解释了铁电电容器中可开关二极管效应的详细物理机制。
2011-08-16 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectric Switchable Topological Magnon Hall Effect in Type-I Multiferroics
Xi’an Jiaotong University（西安交通大学）；Yancheng Institute of Technology（盐城工学院）
研究通过铁电极化切换调控磁子交换作用，实现室温下非易失且可逆的磁子电控，揭示铁电极化反转对磁子 Berry 曲率的影响，为低功耗磁子器件提供新途径。
2025-11-21 cond-mat.mtrl-sci
Electrical properties of improper ferroelectrics from first principles
利用第一性原理计算，在约束电位移场D下，研究了六方晶系YMnO 3和短周期PbTiO 3/SrTiO 3超晶格的结构畸变和极性畸变的相互作用.我们发现，在YMnO 3的氧多面体的倾斜产生一个强大的极性基态，它坚持在任何选择的电边界条件。相反，在PTO/STO的反铁畸变不稳定性单独不打破反转对称性，和开路的非极性条件下恢复一个非极性状态。我们认为，这种质的差异自然提供了一个合理化的概念，从第一性原理理论的角度来看，“不当铁电性”的路线。我们讨论的影响，我们的论点的设计与增强功能的新型多铁性材料，并为对称性分析的相变。
2012-07-16 cond-mat.mtrl-sci
On-demand quantum spin Hall insulators controlled by two-dimensional ferroelectricity
二维原子晶体中铁电有序和拓扑有序的共存使得量子自旋霍尔态具有非易失性和可切换性。在这里，我们提供了一个一般的设计原则，二维双层异质结构，可以主机铁电性和非平凡的能带拓扑结构，同时使用拓扑平凡的积木。由跨异质结构的面外极化产生的内置电场使得能够鲁棒地控制带隙尺寸和带反转强度，这可以用于操纵拓扑相变。利用第一性原理计算，我们证明了一系列双层异质结构是二维铁电拓扑绝缘体（2DFETIs），其特征在于带拓扑和极化状态之间的直接耦合。我们提出了几种基于二维场效应晶体管的量子电子学，包括畴壁量子线路和拓扑忆阻器。
2021-05-02 cond-mat.mtrl-sci
Electric leakage suppression of phase-transforming ferroelectrics with donor impurities
本文通过实验与DFT计算揭示施主掺杂铁电氧化物中相变抑制漏电的机理，并提出漏电抑制系数，为高温低漏电铁电材料设计提供依据。
2024-06-07 cond-mat.mtrl-sci
High-Efficiency Electrically Switchable Nonvolatile Thermal Transistor with Multiple Thermal Conductivity States Based on Ferroelectric HfO2
针对纳米级热逻辑电路缺乏高效可控非易失性热晶体管的问题，本研究利用铁电o-HfO₂薄膜结合分子动力学模拟与机器学习势，实现四种可逆热导率态，2%应变下开关比达171%，为热逻辑电路发展提供新路径。
2025-03-23 cond-mat.mtrl-sci
Ferron Hall effect: Transverse accumulation of polarization driven by thermal gradients in ferroelectrics
Boston University（波士顿大学）；Eindhoven University of Technology（埃因霍温理工大学）
本文理论证明，在铁电材料中，霍尔效应偏转的晶格激发（铁子）携带电偶极矩，其横向运动导致极化积累，称为铁子霍尔效应，并在BaTiO3中通过原子晶格动力学验证。
2026-06-29 cond-mat.mtrl-sci
Tunning Spin Hall conductivities in GeTe by Ferroelectric Polarization
通过电场控制电荷-自旋电流转换在自旋电子器件中是至关重要的，这可以在硅藻铁电半导体GeTe中实现，其中确定铁电性可以改变自旋织构。基于密度泛函理论的计算，我们证明了自旋霍尔电导率（SHC）可以通过铁电性进一步调节。从对称性的角度阐明了由电场驱动的自旋织构变化，突出了互锁的自旋和轨道自由度。我们观察到SHC的起源可以归因于Rashba效应和内禀自旋轨道耦合。SHC的σ_xy^z分量在带边附近可达100 { \hbar }/e/（Ωcm），这对自旋电子学器件的工程化具有重要的意义。我们的工作可调自旋输运性质通过铁电极化带来了新的资产到自旋电子学领域。
2019-11-14 cond-mat.mtrl-sci
Elastic anomalies associated with domain switching in BaTiO$_3$ single crystals under in-situ electrical cycling
利用原位共振超声光谱（RUS）研究了BaTiO $_3$单晶在室温下电场循环过程中的弹性响应，该方法可以监测铁电极化开关引起的弹性和滞弹性变化。我们发现，原始单晶的第一个铁电开关是由铁弹90°开关。在随后的铁电开关，铁弹开关减少域钉扎和占主导地位的180°铁电畴，证实了偏振光显微镜。因此，在原位电场下的RUS被证明是一种有效的技术，用于铁电体中的机电耦合的调查。
2019-06-09 cond-mat.mtrl-sci
Spin Hall effect in prototype Rashba ferroelectrics GeTe and SnTe
铁电Rashba半导体（FERSC）是近年来新兴的一类自旋电子学材料。自旋和极性自由度之间的特殊耦合导致了一些特殊的性质，包括Rashba自旋织构的铁电切换，这表明电子的自旋可以仅通过使用电场来控制。在这方面，最近的实验研究揭示了两个原型的FERSC，碲化锗和碲化锡的电荷到自旋的相互转换现象，出现非常相关。在这里，我们采用密度泛函理论计算，研究自旋霍尔效应（SHE）在这些材料中，并表明它可以是大的铁电或顺电结构。我们进一步探讨了在半导体中实际实现SHE所需的掺杂与确定FERSC中Rashba相关现象的极性畸变之间的兼容性，但自由载流子可以抑制这种兼容性。基于对这些材料中驱动铁电性的孤对电子的分析，我们发现GeTe中的极性位移可以持续到超过$\sim 10^{21}$ /cm $^{3}$的临界空穴浓度，而SnTe中的微小畸变在最小掺杂水平下消失。最后，我们估计了掺杂结构的自旋霍尔角，并证明了自旋霍尔效应确实可以在极性相中实现。我们相信，自旋霍尔效应、Rashba自旋织构和铁电性共存于一种材料的证实，将有助于设计新型的无磁场工作的多功能自旋电子学器件。
2019-07-09 cond-mat.mtrl-sci
Prediction of electrically-induced magnetic reconstruction at the manganite/ferroelectric interface
通过施加电场来控制磁化，称为磁电耦合，是当今最吸引人和最活跃的研究领域之一。除了基本的科学兴趣，磁电效应可能会导致新的设备概念的数据存储和处理。存在几种已知的磁电耦合机制，包括单相材料中的本征效应、两相复合材料中的应变诱导耦合以及界面处的电子驱动效应。在这里，我们探讨了一种不同类型的磁电效应在铁磁-铁电界面：磁重建引起的切换电极化的强度。我们使用La 1-xAxMnO 3/BaTiO 3（001）界面的第一性原理计算证明了这种效应，其中A是二价阳离子。通过选择的掺杂水平x附近的磁相之间的过渡，我们表明，钛酸钡的铁电极化的逆转导致的变化，在界面处的磁性顺序从铁磁到反铁磁。这种预测的电诱导的磁重建在接口代表了大量的界面磁电效应。
2009-10-20 cond-mat.mtrl-sci
The Effect of Electrical Boundary Conditions on the Thermal Properties of Ferroelectric Piezoelectric Ceramics
根据电学边界条件和极化方法，研究了多晶PZT（锆钛酸铅）块体材料的热导率。在开路和短路条件下，在极化方向上测量极化PZT的热导率。短路导热系数最大。这两个热性能之间的关系，即热耦合系数$k_{33}^κ$，被认为是类似的机电耦合系数$k_{33}$相关的弹性顺应性下短路和开路条件。未极化样品的热导率被发现具有最低的热导率。讨论了热导率对声子模散射和弹性柔度的影响。
2016-05-16 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectric switching of quantum anomalous Hall effects in MnBi2Te4 films
研究通过铁电开关调控量子反常霍尔效应，揭示了拓扑相变与能带顺序变化的关系，为可重构量子器件发展提供新思路。
2025-06-09 cond-mat.mtrl-sci
Er3+-doped Na0.5Bi0.5TiO3 Ferroelectric Thin Films with Enhanced Electrical Properties and Strong Green Up-conversion Luminescence
具有上转换发光（UCL）特性的铁电材料在显示和传感等方面具有潜在的光电应用。在此，我们展示了Er 3+掺杂的Na 0. 5 Bi 0. 5 TiO 3薄膜的强绿色UCL和增强的电学性质。所述薄膜通过使用改进的化学溶液沉积方法来制备。这些薄膜是纯相的，并且以钙钛矿结构结晶。其中，Na_（0.5）Bi_（0.49）Er_（0.01）TiO_3薄膜的剩余极化强度和介电常数最大，分别为0.22 C/m ~ 2和1166。同时，在掺Er 3+薄膜中观察到了525 nm和548 nm的强绿光UCL。它们是由Er ~（3+）离子的~ 2 H ~（11/2）→ ~ 4 I ~（15/2）和~ 4S ~（3/2）→ ~ 4 I ~（15/2）跃迁引起的。这些薄膜在光电器件应用中具有潜力。
2015-02-04 cond-mat.mtrl-sci
Polarization Engineering of the Orbital Hall Conductivity in Two-dimensional Ferroelectric Higher-Order Topological Insulator Tl$_2$S and SnS
Shanghai University（上海大学）；Southern University of Science and Technology（南方科技大学）
研究揭示了二维铁电高阶拓扑绝缘体中极化方向对轨道传输行为的影响，通过极化控制实现轨道霍尔电导的调控，展示了极化在调控高阶拓扑和轨道传输中的关键作用。
2026-04-20 cond-mat.mtrl-sci
Electrical half-wave rectification at ferroelectric domain walls
铁电畴壁代表了多功能的二维元素，具有很大的潜力，在纳米级的新器件范例。不适当的铁电显示特别有前途的畴壁类型，由于其独特的鲁棒性，是施加特定电子行为的理想模板。例如，化学掺杂诱导p型或n型特性，并且电场在阻性和导电畴壁状态之间可逆地切换。在这里，我们展示了二极管式转换的交流（AC）到直流（DC）输出的基础上中性180 $^{\circ}$域壁不适当的铁电ErMnO $_3$。通过结合扫描探针和介电谱，我们表明，整流发生的频率在畴壁被固定到它们的平衡位置。输出的实际频率范围和幅度由体电导率控制。利用密度泛函理论，我们归因于在中性壁的氧缺陷的积累的输运行为。我们的研究揭示了畴壁作为二维半波整流器，扩展到AC技术领域的畴壁为基础的纳米电子应用。
2018-03-22 cond-mat.mtrl-sci
Electrical properties of ferroelectric YMnO3 films deposited on n-type Si (111) substrates
采用喷雾热分解法在n型Si衬底上制备了YMnO 3薄膜. MFS结构中薄膜的C-V特性表现出与极化电荷转换方向一致的滞后行为，存储窗口随温度的升高而减小。界面态密度随退火温度的升高而降低。对硅的能带隙与界面态进行了映射。在累积区域中测量的漏电流在结晶良好的薄膜中较低，并且服从空间电荷限制的传导机制。由Arhennius图的直流漏电流特性计算的激活能表明，激活能对应于氧空位的运动
2003-03-27 cond-mat.mtrl-sci
Giant Tunneling Electroresistance Effect Driven by an Electrically Controlled Spin Valve at a Complex Oxide Interface
利用铁电势垒与磁性La_（1-x）Sr_xMnO_3电极界面的磁电效应，在铁电隧道结中可以实现巨隧穿电阻效应。使用第一性原理密度泛函理论，我们证明了一些磁性单层的La 1-xSrxMnO 3的界面附近的行为，在响应铁电极化反转，作为一个原子尺度的自旋阀通过过滤自旋相关的电流。这种效应产生电导的一个数量级以上的变化，因此构成了巨大的阻变效应。
2011-04-01 cond-mat.mtrl-sci
Asymmetry in fatigue and recovery in ferroelectric Pb(Zr,Ti)O3 thin-film capacitors
研究了Pt/Pb（Ti，Zr）O $_3$ /Pt铁电电容器的疲劳和直流电场对其电性能的恢复。我们发现了一个不对称的刷新，即，疲劳状态可以通过施加负高直流电压的顶部电极，但没有刷新测量由正直流电压的应用。我们还发现，疲劳可以防止驱动电容器不对称。
2002-10-31 cond-mat.mtrl-sci
Bipolar and unipolar electrical fatigue in ferroelectric lead zirconate titanate thin films: an experimental comparison study
通过执行标准的PUND（正向上-负向下），双极/单极电循环的铁电锆钛酸铅（PZT）薄膜电容器上的电容器的回线和介电测量，我们表明，单极疲劳是明显的，但仍然不如在相同的电压下进行的双极疲劳严重。这归因于由单极脉冲之间的剩余去极化场诱导的极化保持（反向开关），其中所施加的场低于去极化场，并且使用LPD-SICI模型（LPD-SICI代表由开关诱导的电荷注入引起的局部相位分解）来解释。在单极电循环期间不发生切换的传统观点可能需要纠正。如果电压低于2 Vc（Vc是饱和矫顽电压），则使用与重复疲劳循环相同电压的脉冲记录的PUND结果不可靠。在更高电压（例如4Vc）下进行介电测量或电环测量是评估疲劳程度的更可靠方法，在这种情况下可以提供更有价值的信息。最后，介电结果已被用来估计双极/单极疲劳后的疲劳引起的退化（pyrophilrelike）界面层的有效厚度di，这还没有做到迄今为止，我们最好的知识。即使在最严重的双极疲劳之后，di仍然远小于膜厚度的事实强烈地表明，铁电体中的极化疲劳是界面效应，而不是体效应。
2009-11-26 cond-mat.mtrl-sci
Twist-resilient and robust ferroelectric quantum spin Hall insulators driven by van der Waals interactions
量子自旋霍尔绝缘体（QSHI）已经被提出来为许多应用提供动力，其中许多应用依赖于打开和关闭非平凡拓扑的可能性。通常，这种控制通过应变或外部电场来实现，这需要维持能量消耗。相反，如果相反的极化状态与不同的拓扑相关联，则非挥发性机制将是非常有益的，并且可以通过铁电性来实现。虽然这在两个极化状态通过反转相关的单个铁电材料中是不可能的，但是可以通过将铁电层与另一个二维（2D）平凡绝缘体组合来引入必要的不对称性。在这里，通过第一性原理模拟，我们不仅提出，这是一个很有前途的战略，工程师的非易失性铁电控制的拓扑结构在2D异质结构，而且效果是强大的，可以生存到室温下，无论层之间的弱范德华耦合。我们通过考虑由众所周知的铁电材料In $_2$ Se $_3$和适当选择的容易剥离的平凡绝缘体CuI制成的异质结构来说明总体思路。在一个偏振态下，系统是平凡的，而当偏振反转时，它变成具有鲁棒带隙的QSHI。值得注意的是，拓扑带隙是由层间杂化介导的，并允许最大化层内自旋轨道耦合的效果，促进了一个强大的铁电拓扑相，它不可能存在于单层材料中，并且对层间的相对取向和晶格匹配有弹性。
2022-08-08 cond-mat.mtrl-sci
Interlayer ferroelectric polarization modulated anomalous Hall effects in four-layer MnBi2Te4 antiferromagnets
本文通过对称性分析和DFT计算，研究了四层反铁磁MnBi2Te4中层间铁电极化对磁序和反常霍尔效应的影响，发现极化工程可将材料从平庸绝缘体转化为Chern绝缘体并反转霍尔电流方向。
2024-02-19 cond-mat.mtrl-sci
Electrically Induced, Non-Volatile, Metal Insulator Transition in a Ferroelectric Gated MoS$_2$ Transistor
我们证明了一个电诱导的，非易失性的，金属-绝缘体相变的MOS $_2$晶体管。将单晶外延生长的PbZr $_{0.2}$ Ti $_{0.8}$ O $_3$（PZT）置于由薄膜MoS $_2$制成的场效应晶体管的栅极中。当栅极电压施加到该铁电栅控晶体管时，观察到从绝缘体到金属的明显转变，反之亦然。重要的是，当栅极电压关闭时，铁电体中的剩余极化可以将MoS $_2$保持在其原始相，从而提供非易失性状态。因此，金属或绝缘相可以简单地通过向晶体管施加栅极电压来写入、擦除或保留。
2017-07-24 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Ferroelectric nonlinear anomalous Hall effect in few-layer WTe$_2$
在诸如存在外部磁场或内部磁化的破坏的时间反转对称性下，可以在垂直于纵向电流和施加的磁场两者的材料中建立横向电压，这被称为经典的霍尔效应。然而，这种对称性约束可以放松非线性制度，从而使非线性异常霍尔电流在时间反转不变的材料-一个未充分探索的领域与令人兴奋的新的机会超越经典的线性霍尔效应。在这里，使用群论和第一性原理理论，我们证明了一个显着的铁电非线性异常霍尔效应在时间反转不变的几层WTe $_2$的非线性异常霍尔电流开关在奇数层WTe $_2$，而保持不变，在偶数层WTe $_2$铁电转变。发现这种铁电非线性反常霍尔效应的奇偶振荡起源于偶层和奇层WTe $_2$中明显的铁电相变引起的Berry曲率偶极反转和位移偶极反转的存在和不存在。我们不仅将Berry曲率偶极子和位移偶极子放在同等的地位来解释非线性反常霍尔效应的带内和带间贡献，而且建立了Berry曲率偶极子和位移偶极子作为非中心对称材料的新的序参量.因此，目前的研究结果表明，铁电金属和外尔半金属可能会为非线性量子电子学的发展提供前所未有的机会。
2019-09-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrically tunable Gilbert damping in van der Waals heterostructures of two-dimensional ferromagnetic metals and ferroelectrics
该研究利用第一性原理计算揭示 CrTe2/In2Te3 范德华异质结中铁电极化反转可切换磁易轴并调控 Gilbert 阻尼。
2023-03-07 cond-mat.mtrl-sci
Tunneling anomalous Hall effect in a ferroelectric tunnel junction
本文对铁电隧道结（FTJ）中由铁电势垒中的自旋轨道耦合（SOC）引起的隧道反常霍尔效应（TAHE）进行了理论研究。对于具有大SOC的铁电势垒，如正交晶系HfO2和BiInO3，我们预测的隧道反常霍尔电导率（TAHC）的实验测量值。我们表现出强烈的各向异性在TAHC取决于SOC的类型。对于SOC具有相等的Rashba和Dresselhaus参数，我们预测完美的各向异性与零TAHC某些磁化方向。TAHC通过铁电极化反转改变符号，提供FTJ的新功能。相反，测量作为磁化方向的函数的TAHC提供了一种有效的方式来量化绝缘屏障中的SOC类型。我们的研究结果提供了一个新的见解TAHE和潜在的设备应用程序的开放途径。
2019-04-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectricity-driven phonon Berry curvature and non-linear phonon Hall transports
Berry曲率（BC）控制着物质的拓扑相，并产生异常输运。当外加磁场时，声子可以通过自旋-晶格耦合间接地获得BC，导致线性声子霍尔效应。在这里，我们表明，极性晶格畸变直接耦合到一个声子BC偶极子，这将导致一个可切换的非线性声子霍尔效应。在SnS单层中，面内铁电性诱导声子BC并导致非易失性BC记忆效应的声子版本。作为一种新型的铁电-声子耦合，声子Rashba效应在倾斜Weyl声子模中产生并打开质量隙，导致大的声子BC偶极。此外，我们的从头算非平衡分子动力学模拟表明，非线性声子霍尔输运发生在一个可控的方式通过铁电开关。铁电性驱动的声子BC和相应的非线性声子输运为构造拓扑声子输运/存储器件提供了一种新的方案。
2022-11-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Microwave Conductivity of Ferroelectric Domains and Domain Walls in Hexagonal Rare-earth Ferrite
我们报告了使用导电原子力显微镜（C-AFM）和扫描微波阻抗显微镜（MIM）在六方$Lu_{0.6}Sc_{0.4}FeO_3$单晶中的纳米电成像结果。虽然铁电畴的DC和AC响应可以由表面能带弯曲来解释，但是畴壁（DW）AC电导率的急剧增强显然由由于DW振动而不是移动载流子传导的介电损耗主导。我们的工作提供了一个统一的物理图像来描述铁电畴和畴壁的局部导电性，这将是重要的未来纳入导电，结构动力学和多铁性到高频纳米器件。
2018-08-22 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
Multistate ferroelectricity and switchable layer-locked anomalous valley Hall effects in bilayer ReIrGe2Se6
研究双层ReIrGe2Se6中的多态铁电性，通过第一性原理计算预测其有多种FE极化配置及相关电子结构演化。该材料能实现不同谷霍尔效应切换，磁化反转可切换谷和自旋通道，为可编程贝里曲率相关输运提供多态铁电平台。
2026-07-21 cond-mat.mtrl-sci
Two-dimensional ferroelectric metal for electrocatalysis
金属性和铁电性的共存一直是一个有趣和有争议的现象，因为这两种材料的性质被认为是不相容的。通过对铁电体和金属的原始定义的重新审视，我们澄清了铁电金属的概念。具有平面外极化的二维（2D）铁电体可以经由层堆叠被设计成以费米能级处的可切换极化和非零态密度为特征的真正的铁电金属。我们证明，2D铁电金属可以作为电可调，高品质的电催化剂。
2021-10-29 cond-mat.mtrl-sci
Effect of polarization fatigue on the Rayleigh coefficients of ferroelectric lead zirconate titanate thin films: experimental evidence and implications
系统研究了极化疲劳对铁电锆钛酸铅（PZT）薄膜瑞利系数的影响。有人发现，电疲劳强烈影响PZT薄膜的瑞利行为。可逆和不可逆的瑞利系数随着开关周期数的增加而减小。这种现象是由于在电循环过程中，电极和薄膜之间的界面降解层的生长。在这项工作中使用的方法可以作为一种替代的非破坏性的方式来评估铁电薄膜器件在应用过程中的疲劳寿命和介电性能的退化。
2014-05-22 cond-mat.mtrl-sci
Fractional quantum ferroelectric control of spin-valley locking and valley Hall effects in altermagnetic monolayer Cr2S2
Jishou University（吉首大学）
研究单层Cr2S2中自旋-谷锁定和谷霍尔效应的分数量子铁电控制。通过第一性原理计算，利用复合对称操作实现二维FQFE-AM平台及可切换状态，实现极化可切换的自旋-谷锁定和极化控制的谷霍尔效应，为低功耗谷电子器件提供途径。
2026-07-17 cond-mat.mtrl-sci
Theory of polarization-switchable electrical conductivity anisotropy in nonpolar semiconductors
该研究提出非极性半导体中极化可调电导各向异性的理论，通过极化翻转实现电导切换，为设计各向异性电子器件提供理论基础。
2025-12-12 cond-mat.mtrl-sci
A scalable network model for electrically tunable ferroelectric domain structure in twistronic bilayers of two-dimensional semiconductors
在具有对称性破缺界面的二维半导体双层膜中，小角度扭曲的莫尔结构形成具有周期性交替的面外极化的铁电畴阵列。在这里，我们提出了一个网络理论，这种FE域结构的可调谐性，通过施加一个电场垂直于二维晶体。使用多尺度分析，我们推导出一个完全参数化的弦理论描述的畴壁网络，并表明它经历了质的变化，弧后的部分位错像畴壁合并（网络节点附近）成条纹的完美的螺旋位错，这发生在依赖于DWN周期的阈值位移场。
2021-11-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nonvolatile ferroelectric field control of the anomalous Hall effect in BiFeO3/SrRuO3 bilayer
本文制备了BiFeO_3（BFO）/SrRu_3（SRO）异质结，并研究了BFO/SRO异质结中的反常霍尔效应（AHE）。发现BFO/SRO中的非单调反常霍耳电阻率行为不是由于拓扑霍尔效应引起的，而是由于SRO层的不均匀性引起的。BFO/SRO结构中的AHE可以通过BFO的铁电极化来调控。此外，一个非均匀的唯象模型已被应用于这些结构。此外，通过第一性原理计算讨论了铁电极化对SRO能带结构的影响。铁电操纵的AHE为实现非易失、可逆、低能耗的压控自旋电子器件提供了一条新的途径。
2019-10-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.app-ph
Breakdown and polarization contrasts in ferroelectric devices observed by operando laser-based photoemission electron microscopy with the AC/DC electrical characterization system
本文开发了一种带有铁电表征系统的operando激光光电子显微镜（laser-PEEM），成功可视化铁电器件介电击穿后的导电通道及极化对比度，为分析器件失效与电子态分布提供了有力工具。
2025-08-11 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Electrically switchable ferron upconversion in a van der Waals ferroelectric
University of Wisconsin-Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）；University of Texas at Dallas（德克萨斯大学达拉斯分校）
研究通过电控实现铁尔松上转换，揭示了铁电序参数对非线性声子相互作用的强依赖性，为铁电信息处理和量子声子转换提供了新平台。
2026-03-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Large electrically and chemically tunable Rashba-Dresselhaus effects in Ferroelectric CsGeX$_3$ (X=Cl, Br, I) perovskites
本研究通过第一性原理模拟发现无铅铁电CsGeX$_3$钙钛矿具有大且可调Rashba-Dresselhaus效应，自旋劈裂最高达171 meV，可通过化学替换和电场调控，为自旋电子学应用提供新候选材料。
2024-07-19 cond-mat.mtrl-sci
Nonlinear phonon Hall effects in ferroelectrics: its existence and non-volatile electrical control
本文提出并推导了铁电体中非线性声子霍尔效应的理论，揭示了其与电子非线性霍尔效应的本质差异，实现了对热霍尔电流的非易失性电场控制。
2023-06-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Nonvolatile Control of Nonlinear Hall and Circular Photogalvanic Effects via Berry Curvature Dipole in Multiferroic Monolayer CrNBr2
Central South University（中南大学）；Xinjiang University（新疆大学）
多铁单层CrNBr2中通过铁电极化与伯瑞曲率偶极子耦合实现非挥发性非线性霍尔效应和环形光电流控制。
2026-03-04 cond-mat.mtrl-sci
The electrical transport of intrinsic two-dimensional ferroelectric metal PtBi2
Inner Mongolia University（内蒙古大学）；China Three Gorges University（三峡大学）
该研究探究本征二维铁电金属PtBi2的电输运特性，发现其高居里温度、可观电荷-自旋转换效率，设计出可实现非易失性阻态切换的铁电金属场效应晶体管，为相关器件设计提供见解。
2026-08-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Robust control over polar skyrmion bubble density with a combined optical and electrical approach
University of Arkansas（阿肯色大学）；Tel Aviv University（特拉维夫大学）
本研究通过第一性原理计算，展示了在直流电场辅助下，具有空间非均匀场图案的扭曲光能够稳健地调控铁电超薄膜中极性斯格明子气泡的密度（10^2~10^4 bit/μm^2），并通过调节直流和光场强度及光束半径控制成核速率，为下一代超高密度存储技术提供了关键机制。
2026-05-29 cond-mat.mtrl-sci
Structural, dielectric, ferroelectric and electrical properties of lead-free Ba0.9Sr0.1Ti0.9Sn0.1O3 ceramic prepared by sol-gel method
本研究采用溶胶-凝胶法制备无铅BSTSn陶瓷，表征其结构、介电、铁电与电学性能，证实其四方相结构、铁电特性及晶粒与晶界双弛豫导电机理。
2023-06-11 cond-mat.mtrl-sci
A Massively Parallel Time Domain Phase Field Model for Multi-domain Ferroelectric Device Simulation
在这项工作中，我们报告了一个大规模并行和时域实现的3D相场模型，可以达到超过微米尺度，并考虑任意的电气和机械边界条件。论文的第一部分介绍了该模型的理论和数值实现。采用有限差分和有限元网格的混合模式方法分别计算了非局域静电相互作用和弹性相互作用。所有的本地和非本地的相互作用线性扩展到数千个处理器。这种大规模的并行化使我们能够直接将我们的结果与相同规模的多个实验进行比较。论文的第二部分介绍了基于多铁性BiFeO $_{3}$的铁电开关器件的研究结果。我们特别强调了电荷驱动畴生长的重要性和解释在最近的实验中观察到的铁电畴的时间演化的电边界条件的影响。我们还预测了多畴铁电开关中控制畴尺寸的机制，这对实际应用可能是有用的。
2012-03-26 cond-mat.mtrl-sci
Electrical phase diagram of bulk BiFeO$_3$
利用第一性原理计算研究了多铁性BiFeO $_3$的电学行为。我们这样做是通过限制沿各种结构路径的电位移场的特定分量，并通过监测沿途晶体的相关物理性质的演变。我们发现了一个复杂的相互作用的铁电，反铁电和antiferrodistortive自由度，导致异常丰富的电相图，这强烈背离了简单的铁电材料的范例双阱模型。特别是，我们表明，许多最近在文献中报道的结构相，例如，其特征在于由一个巨大的纵横比，可以通过从$R3c$基态开始的外部电场的应用程序访问。我们的研究结果还揭示了非极性失真（例如，与钙钛矿晶格中的氧八面体的旋转相关的反铁电畸变），以及表征BiFeO $_{3}$的铁电相和反铁电相之间的切换的基本特征。我们讨论了这种丰富的影响背后的多模耦合，同时强调我们的工作的影响，就理论和实验文献BiFeO $_{3}$。
2015-10-09 cond-mat.mtrl-sci
Layer-Polarized Anomalous Hall Effect in Valleytronic van der Waals Bilayers
层极化反常霍尔效应（LP-AHE）是由Berry曲率与层自由度耦合而产生的一种现象，具有重要的物理意义和器件应用价值。然而，目前的研究范式是植根于拓扑系统，使这种现象相当罕见。在这里，通过模型分析，我们提出了一种替代的，但一般的机制来实现LP-AHE在valleytronic范德华双层层间滑动。面外铁电性和A型反铁磁性之间的相互作用产生了层锁Berry曲率，从而在双层系统中产生了长期寻求的LP-AHE。LP-AHE可以与滑动铁电性强耦合，以实现铁电性可控和可逆。该机制在一系列实际谷电子材料中得到了证实，包括双层VSi_2 P_4，VSi_2N_4，FeCl_2，RuBr_2和VClBr。这些新的机理和现象为实现液相-自热效应及其在电子学中的应用提供了新的方向。
2022-06-23 cond-mat.mtrl-sci
Interlayer sliding direction as a symmetry selector in altermagnetic bilayer Fe2WS4: Switchable anomalous Hall and anomalous valley Hall effects
Jishou University（吉首大学）
研究交替磁双层Fe2WS4，通过第一性原理计算表明层间滑动方向是对称性选择控制参数。对角滑动可实现铁电可切换的反常霍尔效应，轴向滑动能导致可切换的反常谷霍尔效应，确立其为控制多种特性的非易失性对称性选择器。
2026-07-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Observation of a Room Temperature Two-dimensional Ferroelectric Metal
具有减小尺寸的材料已被证明具有各种各样的奇异性质和新颖的量子态，这些通常违背教科书智慧1 -5。铁电极化和金属性是众所周知的互斥性质的例子，它们不能在大块固体中共存，因为金属中的净电场可以被自由电子完全屏蔽6。一个原子级薄的金属层覆盖绝缘层已显示出良好的导电性在室温下7。此外，可以采用穿透极化场来诱导离子位移并在金属层中产生本征极化。在这里，我们证明了铁电金属可以通过施加强极化场的铁电/单胞薄金属超晶格的形式人工合成。以这种方式，原子级薄导电层的对称性可以被破坏并由相邻的极性场操纵，从而形成二维（2D）铁电金属。所制备的（SrRuO 3）1/（BaTiO 3）10超晶格在室温下表现出原子级薄层的铁电极化和金属导电性。多管齐下的调查相结合的结构分析，电气测量，和第一性原理电子结构计算解开的共存的二维导电性的SrRuO 3单层伴随着电极化的强度。这种2D铁电金属铺平了一种新的方式来设计一个量子多状态与不寻常的共存属性，如铁电体，铁磁体和金属，由外部fields 8，9操纵。
2019-08-23 cond-mat.mtrl-sci
