Microstructure from ferroelastic transitions using strain pseudospin clock models in two and three dimensions: a local mean-field analysis
我们展示了如何微观结构可以出现在一阶铁弹结构的转变，在两个和三个空间维度，通过一个本地平均场近似的赝自旋哈密顿量，包括各向异性的弹性相互作用。这样的转变具有随机选择的物理应变作为它们的$N_{OP}$ -组分序参数，具有在高温下具有单个零应变“奥氏体”最小值的朗道自由能，以及在低温下具有$N_{OP}$结构变体的自发应变“马氏体”最小值。在简化的描述中，朗道极小值处的应变诱导温度依赖的、时钟样的$\mathbb{Z}_{N_V +1}$哈密顿量，其中$N_{OP}$分量应变赝自旋矢量${\vec S}$指向$N_V + 1$离散值（包括零）。我们研究弹性织构在五个这样的一阶结构转变，通过本地平均场近似的赝自旋哈密顿量，其中包括幂律相互作用。作为一个原型，我们考虑的两个变量的正方形/矩形过渡，与一个组件，赝自旋采取$N_V +1 =3$值的$S= 0, \pm 1$，在一个广义的布卢姆-Capel模型。然后，我们考虑过渡与两个组件（$N_{OP} = 2$）赝自旋：等边中心矩形（$N_V =3$）;正方形斜多边形（$N_V =4$）;三角形斜（$N_V =6$）过渡;最后的三维立方到四角形过渡（$ N_V =3$）。局部平均场的解决方案在2D和3D屈服取向的畴壁图案从连续变量应变动力学，显示离散变量模型捕捉基本的铁弹织构。其他相关的哈密顿量说明了材料科学中的结构转变可能是统计力学中有…
2010-12-08 cond-mat.mtrl-sci
Subcoercive and multilevel ferroelastic remnant states with resistive readout
铁电器件使用它们的电极化的强度铁电顺序作为存储器应用的开关和存储物理量。然而，应用程序需要额外的内置物理量和存储器范例。我们建议利用铁电体的多铁性，利用铁弹性来产生残余应变，通过逆压电手段对材料施加应力后持续存在。虽然需要大的电场来切换极化，但这里写入发生在亚矫顽低得多的场值下，这可以有效地压印多个残余应变状态。一个原理验证设备，与最简单的和非优化的电阻应变检测设计，在这里展示了13个记忆状态的高再现性和可靠性。在低功耗和有限的设备疲劳的相关优势，使我们的方法相关的应用。
2014-06-13 cond-mat.mtrl-sci
Proper ferroelastic phase transitions in thin epitaxial films with symmetry-conserving and symmetry-breaking misfit strains
研究了具有二阶固有铁弹相变的材料外延膜中铁弹畴结构的形成。所考虑的畴结构类似于钙钛矿铁电体中的$a_{1}/a_{2}/a_{1}/a_{2}$或$c/a/c/a$结构。如果与转变无关的“非本征”错配应变不破坏高温相的对称性，则膜中的相变发生在与体相相比略低的温度下。然后，相对于正弦应变波发生稳定性的损失，该正弦应变波演变成具有几乎相同的几何形状和近似相同的周期的域结构。在存在失配应变的破缺分量（“非本征”失配）的情况下，相变的特征是质的不同的。在这种情况下，它是单畴和多畴状态之间的{ \em拓扑}转变，其从低密度的畴壁开始。
2001-04-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Ferroelastic twin wall mediated ferro-flexoelectricity and bulk photovoltaic effect in SrTiO$_3$
本研究通过机器学习势模拟发现，SrTiO$_3$ 孪晶界极性可被超低应变梯度切换并保持，产生铁弹-挠曲电性与宏观极化，并提出了基于体光伏效应的实验检测方案。
2023-10-16 cond-mat.mtrl-sci
About the Strain-Coupled Molecular Dynamics in the Ferroelastic Phase Transition of TMACd(N$_3$)$_3$
本文利用能量涨落模型研究TMACd(N$_3$)$_3$铁弹相变附近的拉曼线宽，通过Landau展开描述应变序参量，揭示了其分子动力学及与DMACd(N$_3$)$_3$的差异。
2025-07-06 cond-mat.mtrl-sci
Uniaxial strain-driven ferroelastic domain control in LaAlO3
TU Dresden（德累斯顿工业大学）；Justus-Liebig-Universität Gießen（吉森大学）；University of Geneva（日内瓦大学）；ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院）；University of Bern（伯尔尼大学）
通过单轴应变调控LaAlO3单晶的铁电弹性域结构，实现可控的域分布变化，为异质结构中的主动实时编程提供新方法。
2026-04-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Antiferroelectric switching inside ferroelastic domain walls
本文以CaTiO3为范例，通过分子动力学计算揭示铁弹畴壁极化在高电场下因畴壁变宽、挠曲电减弱而可实现反铁电型双电滞回线切换，并可作为体相极性相变的成核点。
2025-03-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Phase Diagram of Ferroelastic Systems in the Presence of Disorder: Analytical Model and Experimental Verification
在具有形状记忆效应和超弹性的铁弹性材料中，玻璃态的性质及其与其他应变状态的关系还没有达成共识。我们提供了一个已知的应变状态，包括弹性花呢和应变玻璃的热力学解释，通过映射到自旋模型的问题，并使用实空间重整化群方法解析获得的相图。我们进一步预测从玻璃态到有序马氏体相的自发转变。我们通过绘制三元铁弹合金Ti $_{50}$（Pd $_{50-x}$ Cr $_x$）的实验相图来验证这一预测，并证明自发转变的出现。因此，我们的工作提供了一个一致的框架，以了解各种实验和理论研究与铁弹材料的玻璃化行为。
2012-10-22 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Mechanically and electrically switchable triferroic altermagnet in a pentagonal FeO2 monolayer
Sichuan Normal University（四川师范大学）；Renmin University of China（中国人民大学）
研究发现五边形FeO₂单层具有机械和电可切换的三铁磁性特性，通过电场和应变调控极化状态，实现替代磁性自旋电子学的应用。
2025-11-25 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Ferroelastic exciton splitting in hybrid perovskite nanowalls
Indian Institute of Science Education and Research, Bhopal（印度科学教育研究所博帕尔分校）；Institute of Materials Science of Seville (CSIC-US)（塞维利亚材料科学研究所）；S.N. Bose National Centre for Basic Sciences（S.N. 玻色基础科学国家中心）
研究混合钙钛矿纳米壁中铁弹性对称性破缺对激子态的影响，利用掠角沉积制备纳米壁并结合多种光谱技术，观察到不同温度下的激子分裂及耦合现象，揭示了铁弹性织构和相共存可改变激子-晶格耦合，实现对称选择性光学响应。
2026-08-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
NMR study of Ni50+xTi50-x Strain-Glass
本研究利用NMR测量和X射线衍射探究了Ni50+xTi50-x合金的应变玻璃冻结过程，发现应变玻璃由经历Vogel-Fulcher型冻结的低密度临界发散畴与快动力学强钉扎畴共存形成，且冻结前后无结构变化。
2023-07-28 cond-mat.mtrl-sci
Local tetragonal distortion in La_{0.7}Sr_{0.3}MnO_3 strained thin films probed by x-ray absorption spectroscopy
我们报告的角度分辨X射线吸收光谱研究的$La_{0.7}Sr_{0.3}MnO_{3}$薄膜外延生长的脉冲激光沉积在轻微失配的衬底，诱导拉伸或压缩应变。XANES光谱给出了$MnO_{6}$八面体内的四面体畸变的证据，拉伸和压缩应变具有相反的方向。定量分析，建立了反映应变的四边形畸变模型。拉伸基底的EXAFS数据证实了$Mn-O$平均键距的变化和$Mn-Mn$长度的增加与晶胞参数的增大相匹配。根据这些结果，我们得出结论，$Mn-O-Mn$角没有显著变化。我们的观察冲突的情况下，这个角度是主要的驱动参数的锰氧化物薄膜性能的敏感性，外部应变，并建议内的八面体的变形中起着关键作用的运输和磁性的修改。
2004-12-11 cond-mat.mtrl-sci
First-Principles Study Of The Structural Instabilities In Hexagonal Barium Titanate: Coupling Between The Soft Optical And The Acoustic Modes
在T0 = 222 K时，六方BaTiO 3发生结构相变，转变为正交C222_1相。这种转变是由具有E_2u对称性的软光学模驱动的，其耦合迫使出现自发E_2g应变（反常铁弹特征）。在相同的E_2u子空间内，系统原则上可以进入第二个（未观察到的）正交相（Cmc2_1）。我们对这些问题进行了第一性原理研究，研究了C222_1和“虚拟”Cmc 2_1相的结构，并描述了与实验观察相一致的自发E_2g应变。此外，我们发现C222_1而不是Cmc2_1的出现不能解释的E_2u软模本身，因此，必须与他们的二次序参量耦合。进一步的分析表明，E_2g菌株不能解释实验的偏好性。
1999-07-23 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectricity induced by the absorption of water molecules on double helix SnIP
我们研究了由双螺旋结构SnIP和水分子组成的一维体系的铁电性。我们的从头计算揭示了两个因素，是至关重要的电极化。第一个是在SnIP的R2区域停留的极化水分子的取向。第二种是I原子的位移，它来源于与吸附的水分子的微妙相互作用。在这项研究中，提出了一个合理的情况下的偏振翻转。在该方案中，水分子在保持其电偶极子的大小和改变其方向的情况下卷起，同时I原子的位移也是反向的。通过施加应变可以实现高度可调谐的偏振，通过施加拉伸应变可以获得26.5%的偏振增强，而在4%的压缩应变下仅观察到4%的退化。最后，还发现直接带隙与应变相关。
2022-08-13 cond-mat.mtrl-sci
Strain effects on electronic and optic properties of monolayer C$_2$N holey two-dimensional crystals
最近合成了一种新的二维材料，C $_2$ N多孔2D（C $_2$ N- $h$ 2D）晶体。本文通过第一性原理计算研究了应变对这种新材料性能的影响。我们表明，该材料是相当软的一个小的刚度常数，可以承受大的应变$\geq 12\%$。它仍然是一个直接带隙半导体应变和带隙大小可以在很宽的范围内调整为1 eV。有趣的是，对于双轴应变，在接近8%应变的价带最大值处发生带交叉效应，导致空穴有效质量的急剧增加.强的光吸收可以通过应变调谐来实现，其中吸收系数$\sim10^6$ cm $^{-1}$覆盖宽光谱。我们的研究结果表明，应变工程C $_2$ N- $h$ 2D在电子和光电子器件应用的巨大潜力。
2015-10-04 cond-mat.mtrl-sci
Strain in epitaxial MnSi films on Si(111) in the thick film limit studied by polarization-dependent extended x-ray absorption fine structure
利用偏振相关扩展X射线吸收精细结构（EXAFS）研究了Si（111）衬底上外延MnSi薄膜在厚膜极限（100-500 μ m）范围内的应变状态与薄膜厚度的关系。研究的所有薄膜都是纯相的，并且具有高质量，在MnSi和Si之间具有尖锐的界面。所研究的MnSi薄膜的磁转变温度$T_\mathrm{c}$与体相MnSi的磁转变温度相比，具有与厚度无关的提高值$\geq$ 43~K，其中$T_\mathrm{c} \approx 29~{\rm K}$。EXAFS数据的一个详细的改进表明，Mn的位置是不变的，而Si的位置沿面外[111]-方向变化，交替的取向从晶胞到晶胞。因此，对于厚MnSi膜，晶胞体积基本上是大块MnSi -除了在与Si衬底的界面附近（薄膜极限）。鉴于增强的磁转变温度，我们得出结论，仅仅存在的接口，其特定的特性，强烈影响整个MnSi膜的磁性能，甚至远离接口。我们的分析提供了有关MnSi/Si（111）界面局部应变的宝贵信息。所提出的偏振相关EXAFS方法也可以用来研究其他感兴趣的界面的局部结构。
2016-11-23 cond-mat.mtrl-sci
Many-Electron Effects on Optical Absorption Spectra of Strained Graphene
采用第一性原理GW+Bethe Salpeter方程方法研究了单轴应变石墨烯的电子结构和光吸收谱，并考虑了多电子效应.外加应变不仅引起各向异性费米速度，而且使狄拉克锥的轴倾斜。结果，应变石墨烯的光学响应显著改变;光学吸收是各向异性的，强烈地依赖于入射光的偏振方向和应变取向;来自原始石墨烯的π-π* 跃迁的特征单个光学吸收峰分裂成两个峰，并且都显示增强的激子效应。在红外区域内，单轴应变石墨烯的光吸收率不再是常数，因为对称性破缺和相关的各向异性激子效应。在可见光范围内，我们观察到一个突出的光学吸收峰，这是由于电子-空穴相互作用引起的显著的红移，使我们能够改变拉伸石墨烯的可见颜色和透明度。最后，我们还揭示了增强的激子效应在紫外区（8至15电子伏特），其中几个几乎绑定激子被确定。
2011-10-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
First-principles carrier mobility and optical absorption of strained ZnO with self-consistent Hubbard interactions
Korea Institute for Advanced Study（韩国高等研究院）；Oden Institute for Computational Engineering and Sciences, The University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校奥登计算工程与科学学院）；Department of Physics, The University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校物理系）
研究采用DFPT+U方法计算应变ZnO的载流子迁移率与光吸收，发现[1̄10]方向4.8%单轴拉伸应变可提升室温电子迁移率19%且不影响可见光吸收，证明适度应变可优化其性能。
2026-08-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Excitons under strain: light absorption and emission in strained hexagonal boron nitride
面元氮化硼是一种间接带隙材料，在紫外区有很强的发光。这种发光起源于不同声子模式辅助下的束缚激子复合。激子和声子之间的耦合是如此之强，以至于所产生的光发射与直接带隙材料的光发射一样有效。在这篇手稿中，我们研究如何单轴应变修改这种材料的电子和光学性质，特别是它如何影响激子-声子耦合。使用有限差分位移的基础上，最近由我们中的一些人开发的这种耦合的配方，我们调查如何声子辅助下的应变转变。我们的结果为从第一性原理研究应变材料中的声子辅助发光开辟了道路。我们的研究结果是重要的实验，直接探测\hbn下的应变或在其中它被用作基板的其他二维材料与晶格失配。
2022-05-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Novel two-dimensional photocatalyst SnN3 for overall water splitting with enhanced visible-light absorption
利用第一性原理计算提出了一种新型的二维SnN3单层光催化剂。通过形成能、声子谱和从头算分子动力学计算研究了SnN3单分子膜的稳定性。大的光吸收容量对水的光催化分解有显著的促进作用。SnN3单层膜在可见光区具有超高的光吸收能力，分别是SnP3和MoS2单层膜的3倍和4倍。可用的潜力和适当的频带位置表明，即使在很宽的应变范围内的整体水裂解的能力。SnN3单层膜的电子性质也可以通过外加应变进行有效的工程化，例如从间接带隙到直接带隙的转换。外加的电场由于斯塔克效应使能级分裂，导致态积累和更小的带隙宽度
2019-07-01 cond-mat.mtrl-sci
First Principles study of Photocatalytic Water Splitting in BO Monolayer: Effect of Strain and Surface Functionalization
Indian Institute of Technology (Indian School of Mines)（印度理工学院（印度矿业学院））；National Institute of Science Education and Research（国家科学教育与研究研究所）；Bhabha Atomic Research Centre（巴巴原子研究中心）；Homi Bhabha National Institute（霍米·巴巴国立研究所）
本文通过第一性原理计算首次研究BO单层在应变及单/双原子修饰下的光催化水分解活性，发现双原子修饰可显著降低带隙并将光吸收红移至可见光范围，为其制氢应用提供了理论支撑。
2025-11-17 cond-mat.mtrl-sci
Strain-magneto-optics in CoFe2O4: magneto-absorption in Voight geometry
研究了CoFe_2O_4单晶的红外光学、磁光和磁致伸缩特性。利用Voight实验装置研究了磁致伸缩CoFe2O4尖晶石材料对自然光的磁透射和磁反射。这些磁光效应是非常高的，并与磁场下的基本吸收边和杂质吸收带的变化有关。结果表明，这种效应强烈地依赖于磁场的大小和相对于晶体晶轴的取向。在红外光谱范围内的光的磁吸收和磁致伸缩的CoFe_2O_4尖晶石之间建立了明确的联系。磁致伸缩对CoFe2O4晶体的磁各向异性常数的贡献是异常大的。
2020-05-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Mid-infrared emission and absorption in strained and relaxed direct bandgap GeSn semiconductors
通过独立的工程应变和成分，这项工作证明和研究直接带隙发射在中红外范围内从硅上生长的GeSn层。在Sn含量为17 at.%的均匀层中，我们将室温发射波长扩展到~4.0 μm以上。基于温度依赖的光致发光、吸收测量和理论模拟，讨论了光发射的基本机制。无论应变和组成，这些分析证实，单峰发射总是观察到的探测温度范围为4-300 K，排除了缺陷和杂质相关的发射。此外，热激活的非辐射复合通道的载流子损耗被发现作为应变弛豫的结果被极大地最小化。吸收测量验证直接带隙吸收在应变和放松的样品在能量密切匹配的光致发光数据。这些结果突出了GeSn半导体作为可扩展、紧凑和硅兼容的中红外光子学和量子光电子学的通用构建块的强大潜力。
2020-12-23 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Monte Carlo simulations of vector pseudospins for strains: Microstructures, and martensitic conversion times
我们提出了系统的温度淬火蒙特卡罗模拟的离散应变赝自旋模型哈密顿研究微结构的演变与两个组件的矢量序参量（$N_{OP}=2$）的二维铁弹跃迁。零值赝自旋是单一的高温相，而低温相具有$N_v$变体。因此，赝自旋的非零值的数目是三角形到中心矩形（$N_v=3$）、正方形到斜（$N_v=4$）和三角形到斜（$N_v=6$）。该模型的哈密顿量包含一个过渡特定的朗道能量项，域壁成本或金兹伯格项，和幂律各向异性相互作用势，从应变相容性条件引起的。淬火低于转变温度，我们发现类似于以前研究的方形到矩形的过渡（$N_{OP} =1, N_v = 2$），显示丰富的行为发现，是通用的行为。因此，我们发现两个组件的序参量，相同的哈密顿量可以描述两个非热和等温马氏体制度不同的材料参数。如前所述，通过有效液滴能量的参数化来理解无热/等温/奥氏体参数制度和温度-时间-转变图。在无热制度，我们发现快速转换低于一个类似的温度和调幅马氏体转换延迟以上，在实验中。延迟显示早期孵化行为，并在过渡到奥氏体的延迟时间有Vogel-Fulcher分歧，是不敏感的哈密顿能量尺度，这表明熵垒占主导地位。
2015-06-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Spin-dependent optical response of multiferroic EuO
采用第一性原理密度泛函方法研究了铁磁半导体EuO的电子和光学性质。特别是，我们发展了一种方法来获得自旋相关的磁性材料的光学响应，这是有助于验证自旋相关的能带结构的EuO。在线性和非线性两种情况下，自旋向上通道和自旋向下通道的光学响应都有很大的不同，如果自旋翻转过程可以忽略的话，这使得在光学吸收谱中区分不同自旋通道的贡献成为可能.此外，吸收边的红移从顺磁性到铁磁性有序解释了交换相互作用。利用这种方法，我们还比较了强外延应变诱导的多铁性EuO的光学性质。结果表明，从拉伸应变到压缩应变，可以观察到上自旋态的光谱中的主要吸收峰发生蓝移，光学带隙发生红移，这与自旋分裂轨道之间的能量差相一致。自旋相关的非线性光学性质表明，在红外和可见光区，对二次谐波产生（SHG）的贡献主要来自自旋多数通道。此外，还讨论了应变效应。随着外延应变的增加，薄膜的主要吸收峰的能量位移越大，非线性光学响应越显著。
2014-01-16 cond-mat.mtrl-sci
Atomic-scale mechanisms for magnetostriction in CoFe$_2$O$_4$ and La$_{0.5}$Sr$_{0.5}$CoO$_3$ oxides determined by differential x-ray absorption spectroscopy
用微分扩展X射线吸收精细结构谱（DiffEXAFS）研究了CoFe $_2$ O $_4$和La $_{0.5}$ Sr $_{0.5}$ CoO $_3$多晶样品中与磁致伸缩效应有关的原子环境。我们证明，钴原子在八面体网站负责他们的磁致伸缩。DiffEXAFS数据的分析表明，在这两种氧化物中，Co原子的局域磁致伸缩应变是反向的，与宏观磁致伸缩一致。对于CoFe $_2$ O $_4$尖晶石，已经确定了CoO $_6$八面体沿（100）方向的大的负应变，导致四元收缩，与La $_{0.5}$ Sr $_{0.5}$ CoO $_3$钙钛矿形成对比，其中发现了沿（100）方向的正的中等应变，导致四元膨胀。不同的本地网站的磁致伸缩理解的Co原子的两种氧化物的不同的价态和自旋状态。宏观磁致伸缩可以用体积的相对变化来解释，当Co位的四方轴在外加磁场下重新取向时，CoFe $_2$ O $_4$的收缩或La $_{0.5}$ Sr $_{0.5}$ CoO $_3$的膨胀。
2020-08-31 cond-mat.mtrl-sci
Optical and photogalvanic properties of graphene supperlattices formed by periodic strain
从理论上研究了周期应变作用下石墨烯超晶格的形成。结果表明，电子能谱由超晶格布里渊区边界处的圆锥折叠所形成的微带组成，该超晶格布里渊区具有很窄的反交叉区。直接的interminiband跃迁下的光吸收被证明是依赖于频率和二向色性。掺杂的石墨烯超晶格表现出巨大的吸收二向色性。非对称石墨烯超晶格充当量子棘轮，允许在吸收垂直入射光时产生光电流。计算了不同非对称性掺杂超晶格的螺旋度相关光电流谱。
2011-10-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strain-Engineered Widely-Tunable Perfect Absorption Angle in Black Phosphorus from First-Principles
利用电子结构的密度泛函理论，计算了应变下块体黑磷的各向异性介电响应。利用得到的介电常数张量，我们解决麦克斯韦方程组和研究的电磁响应的分层结构，包括一个黑色的磷膜堆叠在金属基板上。我们的研究结果表明，一个小的压缩或拉伸应变，$\sim 4\%$，施加垂直或在平面上的黑磷生长方向，有效地控制ε近零响应，并允许一个完美的吸收调谐从低角度的入射光束$θ=0^\circ$到高值$θ\approx 90^\circ$，同时切换能量流方向。通过对空间非均匀应变模型的分析，我们还发现，对于一定厚度的黑磷，通过控制面内应变的变化可以实现近乎完美的吸收。这些发现可以作为设计大调谐完美的电磁波吸收器设备的指导方针。
2020-12-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Strain Engineering on the Excitonic Properties of Monolayer GaSe
本文采用第一性原理计算研究了应变对单层GaSe电子和光学性质的影响。变形显着改变能量色散，带隙，和带边状态的GaSe。带隙随应变的变化既有线性变化也有非线性变化，并强烈依赖于变形的类型和变形的方向。外部机械应变也显著地剪裁GaSe的光学性质，当施加拉伸应变时，激子结合能强烈地降低，而对于压缩应力则相反。此外，非均匀应变也导致吸收光谱中的强极化。我们的计算表明，利用应变工程可以显著地调节GaSe单层膜的电学和光学性质，这对于设计新型光电子器件是一种很有前途的方法。
2023-01-02 cond-mat.mtrl-sci
Many-body effects on the electronic and optical properties of strained semiconducting carbon nanotubes
我们提出了多体\textit{ab initio}计算的电子和光学性质的半导体锯齿形碳纳米管在单轴应变。GW方法被用来获得准粒子带隙，并与Bethe-Salpeter方程相结合，以获得光学吸收谱。我们发现电子带隙对应变的依赖性比之前基于紧束缚模型或密度泛函理论预测的更加复杂。此外，我们表明，激子能量和激子结合能显着依赖于应变，与几十毫电子伏每百分之应变的变化，但尽管这些强烈的变化的吸光度被发现几乎是独立的应变。我们的研究结果为理解和设计基于碳纳米管的光机系统提供了新的指导。
2013-06-24 cond-mat.mtrl-sci
Attosecond Reconstruction of Strain Tensors via Electronic Fingerprints
Hebei Normal University（河北师范大学）；Hebei University（河北大学）；Xingtai University（邢台学院）
本研究提出一种阿秒瞬态吸收光谱方案，以应变石墨烯为原型，通过ATAS的鱼骨结构作为应变的电子指纹，结合密度矩阵模拟与分析建模，实现量子材料晶格形变的超快准确重构。
2026-09-01 cond-mat.mtrl-sci physics.atom-ph
Surface- and strain-tuning of the optical dielectric function in epitaxially grown CaMnO3
我们报道了在SrTiO 3（001）、LaAlO 3（001）和SrLaAlO 4（001）衬底上外延的CaMnO 3（001）薄膜的复频率光学介电函数的强烈厚度依赖性。观察到的介电函数的虚部的峰值和0.5 eV的光谱位移为一个给定的吸收幅度的两倍。基于实验数据和介电函数的第一性原理密度泛函理论计算，其随厚度从4到63 nm的演化具有几个区域。在最薄的，应变相干膜，响应的特点是由占主导地位的应变效应的自由表面的显着贡献。然而，在中间和更大的厚度接近块状膜，应变相干性和部分应变弛豫持续和影响的介电函数。
2016-02-19 cond-mat.mtrl-sci
Phonon-assisted photoluminescence of bilayer MoS$_2$ from first principles
Wayne State University（韦恩州立大学）
本研究通过第一性原理方法，探讨双层二硫化钼中声子辅助光致发光的机制，揭示了声子对光致发光的影响及应变对其的影响。
2025-09-17 cond-mat.mtrl-sci
Strain-enhanced optical absorbance of topological insulator films
拓扑绝缘体薄膜具有很强的光吸收特性和厚度依赖的带隙特性，是一种很有前途的光电子材料。它们是太赫兹红外光谱中光电探测器应用的优秀候选者，其潜在性能高于石墨烯。使用第一原理的$k\cdot p$哈密顿量，将所有二阶的波矢量$k$，第一阶的应变$ε$和顺序$εk$，我们证明了显着改善的光电性能，由于应变。对于可变厚度的Bi $_2$ Se $_3$膜，通过施加单轴应变$ε_{zz}$，可以有效地调节表面态带隙，从而调节光吸收，导致$ε_{zz}\gtrsim 6\%$的发散带边吸收。剪切应变破坏了晶体的对称性，导致吸光度随偏振方向显著变化。值得注意的是，吸光度的方向平均值总是随应变而增加，与材料参数无关。
2018-09-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The tuning of light-matter coupling and dichroism in graphene for enhanced absorption: Implications for graphene-based optical absorption devices
用精细结构常数表征的石墨烯带间光吸收普适值为2.3%，与材料参数无关。然而，对于若干基于石墨烯的光子应用，高度期望石墨烯中增强的光学吸收。在这项工作中，我们通过石墨烯中的费米能级、入射偏振光的入射角以及石墨烯嵌入的周围电介质的介电常数来量化石墨烯中的光吸收的可调谐性。吸附在石墨烯表面上的杂质的洛伦兹加宽的状态密度的谱函数的影响进行了分析评估内的平衡格林函数形式主义。最后，我们计算了左右圆偏振光在单轴光学应变石墨烯中的差分吸收。研究了扶手椅应变和锯齿应变的优先吸收或圆二色性。
2015-06-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Steadfast perpendicular exchange coupling in an ultrathin CoO/PtFe double-layer: strain and spin orientation
本文报道了具有垂直磁各向异性的应变双金属CoO/PtFe双层膜的交换耦合和磁性。在Pt终止的PtFe/Pt（001）表面上用反应分子束外延法生长CoO，室温下得到六方表面和单斜畸变CoO 3 nm薄膜。这种扭曲的PtFe CoO层与PtFe（001）层耦合，建立了稳健的垂直交换偏置偏移。软X射线吸收光谱提供了一个完整的描述的CoO/PtFe双层的自旋取向。交换偏置位移保持到Neel反铁磁有序温度TN=293 K。这个独特的例子的selfsame值的阻塞和排序的温度，但相同的散装订购温度，可能与原始应变引起的扭曲和加强两个有序的自旋层之间的相互作用。
2013-09-20 cond-mat.mtrl-sci
Damage nucleation from repeated dislocation absorption at a grain boundary
用分子动力学模拟了位错在晶界反复吸收的损伤形核过程。在晶粒边界位错交叉点，原子洗牌事件决定了如何容纳由进入的位错所带来的自由体积。这个过程反过来又决定了裂纹成核机制，以及临界应变和破裂前可以吸收的位错数量。较低的应变速率促进早期裂纹成核和损伤成核模式，其中开裂之前的位错发射。这里提出的模拟方法也可用于探测其他类型的边界，虽然需要多个等效的初始配置来量化给定晶界的抗损伤性。
2014-07-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Control of band structure in the altermagnetic candidate MnTe by temperature and strain
The University of Osaka（大阪大学）；Institute for Molecular Science（分子科学研究所）；The Institute for Solid State Physics, The University of Tokyo（东京大学固体物理研究所）；Institute for Chemical Research, Kyoto University（京都大学化学研究所）；Sogang University（西江大学）
研究通过温度和应变调控MnTe的光学导电谱，发现其在太赫兹区域的吸收来自自旋分裂带和受主能级，揭示了交替磁性电子结构的温度依赖性及应变影响。
2026-09-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Strain Engineering of 2D-C3N5 Monolayer and its Application in Overall Water-Splitting: A Hybrid Density Functional Study
近年来，二维石墨结构C3 N5的合成及其与其它石墨结构C3 N4和C3 N3的比较研究引起了人们极大的兴趣。为此，我们使用更精确的HSE 06泛函进行了DFT计算，并估计了相应的电子性质。通过对C_3N_3、C_3N_4和C_3N_5的能带结构的比较研究发现，随着这些石墨碳氮化物的晶胞中氮原子数的增加，电子带隙减小，为3.24 eV（C_3N_3）> 2.81 eV（C_3N_4）> 2.19 eV（C_3N_5）。此外，使用相同的HSE- 06泛函，在单轴和双轴应变下进行2D g-C3 N5的能带结构的应变依赖性。我们发现，随着应变的增加，带隙系统的减少。在两种类型的应变中，已经发现双轴应变在调制带隙方面更有效。通过分析键长、键角以及电荷密度曲线，探讨了应变对结构的影响。此外，我们还发现在20%应变的双轴应变下，二维g-C_3 N_5发生了有趣的结构重排，导致电子能级自旋简并度的损失，从而产生有限的磁矩。最后，通过研究作为应变的函数的带隙、带排列和光吸收的演变，我们能够预测具有在12-14%范围内的应变的双轴压缩的C3 N5可以是在整体水裂解中具有优异的光吸收的有前途的光催化剂，在可见光光谱中。
2021-12-24 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Synergistic Photon Management and Strain-Induced Band Gap Engineering of Two-Dimensional MoS2 Using Semimetal Composite Nanostructures
二维MoS 2在柔性电子和光子器件中的应用越来越受到人们的关注。对于2D材料光电子器件，分子薄的2D吸收体的光吸收将是器件效率的关键限制因素之一，并且常规光子管理技术不一定与它们兼容。在本文中，我们展示了两种半金属复合纳米结构，用于二维MoS 2的协同光子管理和应变诱导带隙工程：（1）伪周期Sn纳米点，（2）导电SnOx（x<1）核壳纳米针结构。没有复杂的纳米光刻，这两种纳米结构都是通过物理气相沉积自组装的。2D MoS 2在Sn纳米点下在λ=650-950 nm处实现高达> 15倍的吸收增强，并且在SnOx（x<1）纳米针下在λ=700-900 nm处实现20- 30倍的吸收增强，两者都跨越可见光到近红外范围。通过拉曼和光致发光光谱证实，由于Sn纳米结构引起的拉伸应变，MoS 2中的吸收增强是由于强的近场增强和MoS 2带隙减小。特别地，我们证明了使用导电纳米针结构的SnOx（x<1）将高达3.5%的双轴拉伸应变引入到2D MoS 2中，这将带隙减小约0.35 eV，以进一步增强在更长波长处的光吸收。据我们所知，这是第一次在2D MoS 2上展示协同的三重功能光子管理，应激源和导电电极层。这种用于扩展光谱响应的协同光子管理和带隙工程方法可以进一步应用于未来2D光子器件的其他2D材料。
2023-01-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Reversible tuning the optical properties of defective TMDs monolayers
过渡金属二硫属化合物（TMD）单层膜在光电子和柔性器件中的潜在应用正在进行大量的研究。虽然TMD单分子膜对外部机械场具有高度鲁棒性，但其电子结构对压缩和拉伸应变敏感。此外，本征点缺陷存在于这些二维（2D）材料的合成样品中，这导致它们的电子和光学性质的修改。与简单的过渡金属空位的情况相比，空位络合物的存在导致与较大的偶极矩阵元素的吸收。使用第一性原理计算，我们仔细检查各种应变情况下的吸收光谱的这种缺陷的单层的效果，并表明，应变工程允许可逆调谐的光学性能。
2021-09-11 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Strain-Balanced Low-Temperature-Grown Beryllium-Doped InGaAs/InAlAs Superlattices for High-Performance Terahertz Photoconductors under 1550 nm Laser Excitation
本研究通过分子束外延制备了低温生长铍掺杂InGaAs/InAlAs应变平衡超晶格，发现其具有亚皮秒载流子寿命、增强迁移率和1550 nm吸收系数，为电信波长宽带太赫兹光电导探测器提供了高性能材料平台。
2025-05-03 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Strong Modulation of Optical Properties in Rippled 2D GaSe via Strain Engineering
少层GaSe是2D半导体晶体家族的最新成员之一，其应变下的特性仍然相对未被探索。在这里，我们研究了波纹纳米片，表现出高达5%的周期性压缩和拉伸应变。应变分布修改的交替的压缩和拉伸区域，这转化为高达1.2 eV的波峰和波谷之间的光学吸收带边缘的显着移位的局部光电性能。我们的实验观察支持的理论结果从密度泛函理论计算的单层和多层膜（最多7层）下的拉伸和压缩应变。这种大的带隙可调谐性可以通过Ga原子对应变的弹性响应和波函数的对称性的组合分析来解释。
2019-03-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Strong modulation of optical properties in black phosphorus through strain-engineered rippling
通过局部应变工程控制带隙是定制光电材料的一个令人兴奋的途径。二维晶体特别适合这个目的，因为它们可以在破裂之前承受前所未有的非均匀变形：人们可以真正地弯曲它们，并将它们折叠起来，几乎像一张纸一样。在这里，我们研究多层黑磷片进行周期性的应力，以调节其光电性能。我们发现一个显着的位移的光吸收带边的拉伸和压缩应力下的区域之间的高达~0.7 eV，大大超过了应变可调谐性报告的过渡金属二硫属化物。这一观察结果得到了理论模型的支持，该模型还预测这种周期性应力调制可以在低温下产生载流子的量子限制。在电荷载流子的局部密度中产生大的应变诱导变化的可能性为包括光电子学、量子光学和二维光电子器件的各种应用打开了大门。
2016-04-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Comparison of Optical Response from DFT Random Phase Approximation and Low-Energy Effective Model: Strained Phosphorene
材料的光学响应工程是一个需要微观精度和可靠的预测理论工具的范例。在这里，我们比较和对比的色散介电常数张量，使用低能量有效模型和密度泛函理论（DFT）。作为一种代表性的材料，磷受到应变被认为是。采用低能模型哈密顿量和格林函数电流-电流关联函数，我们计算了动态光电导率及其相关的介电常数张量。对于DFT方法，第一性原理计算利用一阶随机相位近似。我们的研究结果表明，虽然这两个模型是在低应变和低频率范围内的协议，复杂的功能与系统和光电子器件实现的基本物理特性，如带隙，Drude吸收响应，消失实部，吸收率和符号的介电常数在频率范围内显示显着的差异。我们的研究结果表明，广泛使用的DFT软件包中采用的随机相位近似应重新审视和改进，以便能够预测这些基本的电子特性的给定材料的信心。此外，采用这两种模型的介电常数的结果，我们发现磷烯可以在光电子器件中发挥的关键作用，以促进高度可编程的完美吸收的电磁波通过操纵化学势和施加应变，并说明如何可靠的预测给定材料的介电响应是至关重要的精确的设备设计。
2021-09-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
