Physical Effects in the Vicinity of the Ferroelectric-Antiferroelectric Interface
本文讨论了固溶体中共存的铁电相和反铁电相畴之间存在界面且铁电态和反铁电态自由能差异较小所引起的物理效应。存在许多固溶体，其中共存相的畴在一定条件下可以出现两相状态。我们在这里提出的一些影响直接引起的共存的铁电和反铁电相的畴之间的界面的存在下的调查结果。提出了描述铁电相和反铁电相共存畴不均匀状态的唯象模型。这种不均匀状态的实验研究进行了讨论，使用两个系统的PbZr 1-yTiyO 3基固溶体。详细讨论了铁电-反铁电界面附近固溶体的局部分解过程和这些界面附近偏析的介观系统的形成，并给出了相应的实验结果。的介电和压电性能的偏析系统的影响，以及介电弛豫的结果，并进行了讨论。的直流电场的应用所造成的影响被认为是和相应的实验结果。实验结果表明，通过这些相共存畴的中间态，在反铁电到铁电相变的材料中，由外电场控制压电参数的可能性。
2015-06-05 cond-mat.mtrl-sci
Competing antiferroelectric and ferroelectric interactions in NaNbO3 : Neutron diffraction and theoretical studies
利用粉末样品进行的中子衍射研究已被用来理解在12 K-350 K温度范围内NaNbO 3的低温相变的复杂序列。对衍射数据的Rietveld分析表明，在73 K左右冷却时发生反铁电-铁电相变，而在245 K加热时发生反铁电-反铁电相变。然而，前者的转变是不完整的，直到12 K，并有明确的证据，铁电R3 c相共存的反铁电相（Pbcm）在很宽的温度范围内的存在。共存的阶段和报告的异常涂抹的介电响应类似于偶极玻璃和弛豫在相同的温度范围内观察到的是一致的竞争铁电和反铁电相互作用的铌酸钠。我们已经进行了理论晶格动力学计算，揭示了反铁电Pbcm和铁电R3 c相的自由能在很宽的温度范围内几乎是相同的。两相之间的小能量差是有趣的，因为它解释了在宽温度范围内观察到的这些相的共存。计算的双阱深度和能量势垒从顺电Pm m反铁电Pbcm和铁电R3 c相在NaNbO 3也是非常相似的，虽然铁电R3 c相具有稍低的能量。
2007-03-14 cond-mat.mtrl-sci
Local decomposition at the ferroelectric-antiferroelectric interphase boundaries and formation of mesoscopic structures in lead lanthanum titanate-zirconate solid solutions
铅镧锆钛酸盐固溶体在分离共存的铁电和反铁电相的畴的界面附近的局部分解过程的第一次调查的结果。考虑具有以下组成的固溶体：6at%的La、73at%的Zr和27at%的Ti。研究了从顺电相淬火到室温的样品在时效过程中的局部分解动力学。讨论了铁电相和反铁电相共存畴的平衡态建立过程的动力学机制。
2006-08-28 cond-mat.mtrl-sci
Artificial ferroelectric-like hysteresis in antiferroelectrics with non-uniform disorder
针对反铁电体出现类铁电磁滞的现象，本研究提出唯象模型解释其源于不同转变场的无序反铁电回线叠加，并在PbZrO₃和PbHfO₃薄膜中通过引入非均匀无序实现该现象，揭示了无序对反铁电性能的影响并拓展了功能调控可能性。
2025-09-23 cond-mat.mtrl-sci
First-principles study of competing ferroelectric and antiferroelectric instabilities in BaTiO3/BaO superlattices
我们报道了（BaTiO ${_3}$）$_m$ /（BaO）$_n$超晶格的第一性原理研究，研究了周期性$m/n$的变化.我们发现，这样的系统开发一个极性区中心不稳定性足够大的\textit{m} / \textit{n}比，这可以理解，至少定性地说，从一个简单的静电模型，并应导致铁电基态。然而，声子色散曲线的分析也指出，出现在$m=4$周围的区域边界处的反铁电不稳定性较强，达到铁电性的临界比之前，仍然占主导地位超过它。该分析使我们能够预测，（BaTiO ${_3}$）$_m$ /（BaO）$_n$超晶格应该呈现反铁电基态的$m$大于4，这应该顺利地演变为多畴结构的增加$m$值，只有成为大$m$的铁电。
2010-04-22 cond-mat.mtrl-sci
Coexistence of ferroelectric and ferrielectric phases in ultrathin antiferroelectric PbZrO3 thin films
Catalan Institute of Nanoscience and Nanotechnology (ICN2)（加泰罗尼亚纳米科学和技术研究所）；School of Aerospace, Mechanical and Mechatronic Engineering, The University of Sydney（悉尼大学航空航天、机械与机电工程学院）；Institut Català de Recerca i Estudis Avançats (ICREA)（加泰罗尼亚研究与高级研究学院）
研究发现超薄PbZrO3薄膜在临界厚度范围内同时存在铁电和铁铁电相，揭示了其微结构特性对性能的影响。
2024-08-01 cond-mat.mtrl-sci
Phenomenological description of bright domain walls in ferroelectric-antiferroelectric layered chalcogenides
最近，层状铁电CuInP 2Se 6被证明表现出畴壁与局部增强的压电响应-一个惊人的偏离名义上为零的压电响应在大多数铁电体的观察。虽然有人提出，这种“明亮”的畴壁是材料的铁电和反铁电有序区域之间的相界，这些边界的存在和响应背后的物理机制仍有待理解。本文利用Landau-Ginzburg-Devonshire唯象理论结合四个子晶格模型，定量描述了层状铁电-反铁电铁电材料CuInP 2（S1-ySey）6中反铁电、铁电或铁电长程有序相之间的亮衬畴界和暗衬畴界
2020-09-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Van der Waals forces control ferroelectric-antiferroelectric ordering in ABP2X6 laminar materials
我们展示了范德华力（VDW）如何胜过共价力和离子力来控制CuInP 2S 6纳米片以及CuInP 2S 6和CuBiP 2Se 6晶体中的铁电有序。虽然这些2D层状材料的自组装显然是由vdW效应控制的，但该结果表明，内部层结构也受到类似的控制。使用多达14个第一性原理计算方法，我们预测这两种材料的双层应该是反铁电的。然而，反铁电纳米片和散装材料，体现了两种根本不同类型的层间相互作用，与VDW力强烈有利于一个和强烈不利于其他相比，铁电订购。强具体vdW相互作用涉及铜原子控制这种效果。这两个大的相反的vdW贡献的厚度依赖性的显着取消的结果在一个小的净效应，与弱离子的贡献，以控制铁电有序相互作用。
2018-05-30 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
Tuning Ferroelectrics to Antiferroelectrics in Multiferroic LaxSr1-xFe12O19 Ceramics
将反铁电性（AFE）和铁磁性（FM）结合在一个结构中，将允许开发新型的多铁性候选物，其不仅适用于磁电存储器，而且适用于新型能量存储器件。本文提出了一种新型的多铁性候选化合物LaxSr_（1-x）Fe_（12）O_（19），其室温状态可以通过改变x从0到0.5从铁电体（FE）转变为反铁电体。本文的重点将集中在La0.5Sr0.5Fe12O19系统中，其中全AFE和FM共存。双极化-电场（P-E）电滞回线被零净极化的线性反铁电反铁电元件完全分隔开，证明了La_（0.5）Sr_（0.5）Fe_（12）O_（19）陶瓷的纯反铁电行为。具有中间组分的La_（0.2）Sr_（0.7）Fe_（12）O_（19）材料呈现铁电/反铁电混合态。反铁电相La 0.5Sr 0.5Fe 12 O 19的可恢复能量密度达到14.3 J/cm 3。该材料具有强的磁电耦合和巨磁电阻效应。在1.1T的磁场作用下，薄膜的电子极化强度可达0.95 μ C/cm ~ 2，电阻降低117%，介电常数提高540%，最大介电损耗峰右移208 kHz。组合的功能响应提供了开发新型多功能电和能量存储装置的机会。
2021-12-26 cond-mat.mtrl-sci
Piezoelectric softening in ferroelectrics: ferroelectric versus antiferroelectric PbZr$_{1-x}$Ti$_{x}$O$_{3}$
在Landau理论的框架下，对铁电（FE）相变相关的弹性异常的传统推导是与压电本构关系相结合的，而不是明确地用自由能的FE部分的明确表达式来进行。以这种方式，它示出的FE相内的软化是电致伸缩，因此压电起源。当振动期间形成的压电电荷伴随着去极化场时，例如在布里渊散射实验中，这种压电软化可以被更好地已知的压电硬化所抵消。作为实验验证，我们提出了新的测量富锆PZT，其中FE相转变成反铁电冷却或掺杂与La，和现有的测量FE PZT与低频和布里渊散射实验的比较。
2016-02-08 cond-mat.mtrl-sci
Unraveling Shear Strain Induced Ferroelectric-to-Antiferroelectric Phase Transition and Accessing Intrinsic Antiferroelectricity in Two-dimensional NbOCl2
本文通过深度学习势分子动力学模拟揭示二维NbOCl2在剪切应变下出现室温稳定本征反铁电性，并实现低临界电场驱动的AFE-FE相变及电写光读的新型光电子逻辑器件。
2025-08-21 cond-mat.mtrl-sci
Formation of nanostructures in ferroelectrics and antiferroelectrics in the process of phase transformation
本文研究了锆钛酸铅基固溶体中铁电相和反铁电相共存引起的非均匀状态。铁电相和反铁电相的尺寸的顺序为20至30 nm的域共存于大量的样品中，由于在相的自由能的一个小的差异。相间边界的共格特性导致沿这些边界的弹性应力的集中。由于晶格的等效位置被不同尺寸的离子占据，弹性应力导致固溶体的局部分解。较大的离子被驱入具有较大晶胞参数的畴中，较小的离子被推入具有较小晶胞参数的畴中。以这种方式形成的偏析的尺寸为8至15 nm的量级。
2006-04-19 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectricity and antiferroelectricity in the BaS-PbS system with the rocksalt structure
Lomonosov Moscow State University（莫斯科罗蒙诺索夫国立大学）
研究了BaS-PbS体系中多种结构的铁电不稳定性，用第一性原理计算发现其与TO声子不稳定性有关，除铁电相外还有反铁电相及混合相，能量接近暗示低温可能出现非遍历性。
2026-07-29 cond-mat.mtrl-sci
Complex phase mixture and domain superstructure across a new lead-free ferroelectric/anti-ferroelectric morphotropic phase boundary
研究了Bi（1-x）SmxFeO 3系统准同型相界铁电-反铁电相变的微结构演化。在0.1<x<0.14样品的选区电子衍射图中出现了1/4（110）的局域弱点，证明了A位上连续的Sm ~（3+）取代引起了短程反平行阳离子位移，从而产生了反铁电性。动力学蒙特卡罗模拟证实，增加反平行相互作用的强度（即增加x）诱导铁电到反铁电的转变。对于0.14<x<0.2的反相氧八面体倾斜诱导完全反铁电性。
2008-05-23 cond-mat.mtrl-sci
Relative stability of a ferroelectric state in (Na0.5Bi0.5)TiO3-based compounds under substitutions: Role of a tolerance factor in expansion of the temperature interval of stable ferroelectric state
本文研究了（1-x）（Bi_（1/2）Na_（1/2））TiO_3-xBaTiO_3固溶体中B位离子取代对铁电相和反铁电相相对稳定性的影响。锆、锡离子以及（In_（0.5）Nb_（0.5））、（Fe_（0.5）Nb_（0.5））、（Al_（0.5）V_（0.5））离子配合物被用作替代元素。取代离子浓度的增加导致晶格晶胞尺寸的近似线性变化。随着晶胞尺寸的变化，铁电相和反铁电相的相对稳定性也发生变化，这与固溶体容限因子的变化有关。容差因子的增加导致铁电-反铁电相变温度的增加，反之亦然。结果表明，离子尺寸因子对（Na_（0.5）Bi_（0.5））TiO_3基固溶体铁电态和反铁电态的相对稳定性有显著影响，并指出了提高铁电-反铁电相变温度的途径。
2017-06-20 cond-mat.mtrl-sci
Solid solutions with coexisting antiferroelectric and ferroelectric phases as materials with negative refractive index
证明了在反铁电（AFE）和铁电（FE）相共存畴的状态下，利用钙钛矿结构氧化物固溶体的受控分解制备负折射率材料的可能性。锆钛酸铅基固溶体被认为是适合于产生这种材料的物质的实例。所制造的复合材料构成具有分离FE和AFE相的域的导电相间边界的结构的介电基质。相界面的导电性是由于这些界面附近的固溶体的局部分解而产生的。局部分解的过程和因此的相间边界电导率可以通过外部影响来控制。
2015-01-08 cond-mat.mtrl-sci
Two-dimensional antiferroelectric tunnel junction
铁电隧道结（FTJ）是由两个金属电极通过一个薄的铁电势垒分隔而成的，近年来作为纳米级电阻开关器件引起了人们极大的兴趣。到目前为止，大多数现有的FTJ都是基于钙钛矿氧化物阻挡层。最近发现的二维范德华铁电材料为实现具有新功能和纳米尺度的隧道结开辟了一条新的途径。由于这些材料中原子层之间的弱耦合，它们之间的相对偶极排列可以通过施加电压来控制。这允许铁电和反铁电有序之间的过渡，导致电子结构的显着变化。在这里，我们建议实现二维反铁电隧道结（AFTJ），利用这种新的功能，双层在$_2$ X $_3$（X = S，Se，Te）的障碍和不同的二维电极的基础上。使用第一性原理密度泛函理论计算，我们表明，在$_2$ X $_3$双层膜表现出稳定的铁电和反铁电状态分离的相当大的能量障碍，从而支持这些状态之间的非易失性切换。利用量子力学模型的电子输运，我们探讨了在平面和平面外的隧道穿过在$_2$ S $_3$范德华双层，并预测巨隧穿电阻（TER）效应和多个非易失性电阻状态驱动的铁电-反铁电顺序转变。我们的建议开辟了一条新的路线，实现纳米级存储器件的存储密度为2D AFTJ。
2021-01-08 cond-mat.mtrl-sci
Direct determination of antiferroelectric-to-ferroelectric phase transition pathways in PbZrO$_3$ with Operando Electron Microscopy
本研究利用原位扫描透射电子显微镜直接解析了PbZrO$_3$薄膜在电场下的反铁电-铁电多步相变路径，揭示了亚稳相、死层效应及动态相变机制，为反铁电器件设计提供关键实验依据。
2025-09-08 cond-mat.mtrl-sci
Bulk photovoltaic effect in ferroelectric and antiferroelectric phases of antimony sulphoiodide investigated by means of ab-initio simulations
本研究通过第一性原理计算发现硫碘化锑的铁电与反铁电相带隙相近但自旋织构不同，其体光伏效应由线性和圆光伏效应驱动且可见光下光电导率高，可用于物相诊断，是太阳能转换及自旋电子学的潜力材料。
2025-06-12 cond-mat.mtrl-sci
Peculiarities of Ferro-Antiferroelectric Phase Transitions 9. Alternative for dipole-glass description of properties of substances with coexisting ferroelectric and antiferroelectric phases
它表明，在铁电和反铁电相的自由能的差异很小的物质具有一组特性的所谓的“偶极玻璃”。可能的相图的物质，可以被误导归因于玻璃进行了讨论。主要关注的是这些化合物的热力学平衡状态受到外界影响后，其物理性质的长时间弛豫过程。长时间弛豫以及参数的显著频率依赖性（例如，介电或磁特性对测量场频率的依赖性）被认为是这些系统被归类为偶极玻璃的主要特征。我们的主要目的是提醒人们注意这样一个事实，即在解释具有铁电和反铁电相共存畴的不均匀状态的物质的实验结果时必须谨慎。
2010-07-01 cond-mat.mtrl-sci physics.gen-ph
Domain size and charge defects on the polarization switching of antiferroelectric domains
反铁电畴结构在外加电场作用下的开关行为尚未完全了解。本文利用相场模拟方法研究了反铁电畴的极化反转特性。结果表明，铁电畴优先在反铁电畴的边界处成核，且具有较大初始畴尺寸的反铁电体具有较高的矫顽电场，电滞回线表明了这一点.此外，我们引入电荷缺陷的样品和数值研究他们的影响。研究还表明，电荷缺陷可以诱导局域铁电畴，从而抑制饱和极化，缩小电滞回线的封闭区域。我们的研究结果为理解反铁电相变和优化实验中的储能性能提供了参考。
2022-07-18 cond-mat.mtrl-sci
Turning ABO$_3$ antiferroelectrics into ferroelectrics: Design rules for practical rotation-driven ferroelectricity in double perovskites and A$_3$B$_2$O$_7$ Ruddlesden-Popper compounds
铁系过渡金属氧化物，其表现出自发的弹性、电、磁或环形有序，表现出可用于超稳定固态存储器、传感器和医学成像技术的功能性质。为了实现多功能的行为，其中一个序参量可以耦合到另一个序参量的共轭场，然而，需要一个共同的微观起源的长程序。在这里，我们制定了一个完整的理论，一种新的形式的铁电性，从而自发和可切换的极化出现的反铁电状态由于八面体旋转和有序的阳离子亚晶格的破坏。然后，我们构建了一个材料设计框架的基础上，晶体化学描述符植根于群论，这使得人工氧化物的设计与大电极化的强度，P，同时与小的能量转换障碍之间的+P和-P。我们验证了理论与第一原理密度泛函计算超过16钙钛矿结构的氧化物，说明它可以在显示二维或三维角连接的八面体骨架的任何材料类别中起作用。我们显示的原则，管理材料选择的“分层”系统起源于晶格动力学的A阳离子位移稳定的普遍BO $_6$旋转的单相ABO $_3$材料，其中后者的扭曲管理的光学带隙，磁序和临界转变温度。我们的方法提供了难以捉摸的路线，最终多功能性的财产控制的外部电场。
2014-12-02 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectric/paraelectric superlattices for energy storage
反铁电体对电场的极化响应使得材料可以存储大的能量密度，这使得它们成为脉冲功率技术中能量存储应用的有希望的候选者。然而，已知的这种材料相对较少。在这里，我们认为铁电/顺电超晶格作为人工静电工程反铁电体。具体而言，使用高通量的第二原理计算，我们工程师PbTiO $_{3}$ /SrTiO $_{3}$超晶格，以优化其在室温下的能量存储性能（最大化密度和释放效率）相对于不同的设计变量（层厚度，外延条件，电介质层的刚度）。我们获得的结果与国家的最先进的反铁电电容器的竞争力，并揭示了负责的最佳性能的机制。
2021-12-01 cond-mat.mtrl-sci
Elastic aging from coexistence and transformations of ferroelectric and antiferroelectric states in PZT
材料经历反铁电/铁电（AFE/FE）转变的研究可能的应用，利用两种状态之间的大体积，电荷和熵差，如电热冷却，能量存储，机电致动器。虽然共掺杂有La和Sn的PZT的某些成分可以承受数百万次电诱导AFE/FE循环，但在其他情况下，很少的热诱导循环和室温老化可能导致材料性质的显著变化。这在弹性模量中尤其明显，其在室温下可以变得软四倍。为了更深入地了解这种弹性老化和完全恢复与温和退火在600-800 K的机制，La掺杂的PZT与4.6%的Ti的效果进行了研究与滞弹性测量。完全抑制的时间相关的现象后，发现的中间FE相转化为无公度AFE的2%的La掺杂。这是讨论在FE/AFE界面的应力和电场消失，在高温下观察到的热激活滞弹性弛豫过程中，是由于移动缺陷，大概是O空位。
2016-03-29 cond-mat.mtrl-sci
A high-energy density antiferroelectric made by interfacial electrostatic engineering
本文提出利用界面静电工程将 BiFeO3 薄层限制在介电基体中，诱导出无铅亚稳态反铁电结构，并通过电场可逆切换和介电层调控实现高能量密度储能，性能可与最佳铅基材料相媲美。
2018-12-22 cond-mat.mtrl-sci
Antiferroelectricity with metastable polar state from Kittel model
University of Nebraska（内布拉斯加大学）；Washington University in St. Louis（华盛顿大学圣路易斯分校）
本文重新审视Kittel模型，发现子晶格弱耦合导致亚稳极化态，解释了正交相氧化铪在实验中的铁电行为与理论预测反极性之间的矛盾。
2025-05-06 cond-mat.mtrl-sci
Unified Phase-Field Framework for Antiferroelectric, Ferroelectric and Dielectric Phases: Application to HZO Thin Films
Kookmin University（建国大学）；Kangwon National University（江原国立大学）
本研究提出统一相场框架用于模拟氧化铪基电容器的铁电、反铁电和介电相行为，通过晶粒拓扑和取向显式建模，揭示垂直相排列对开关特性的影响。
2026-02-15 cond-mat.mtrl-sci
Relaxation approach to quantum-mechanical modeling of ferroelectric and antiferroelectric phase transitions
University of South Florida（南佛罗里达大学）；Georgia Institute of Technology（佐治亚理工学院）；Trinity College Dublin（都柏林三一学院）；Centre for Research on Adaptive Nanostructures and Nanodevices (CRANN)（自适应纳米结构与纳米器件研究中心）；Queen’s University Belfast（贝尔法斯特女王大学）；Advanced Research Institute, Georgia Institute of Technology（佐治亚理工学院先进研究院）；G.W. Woodruff School of Mechanical Engineering, School of Materials Science and Engineering, Georgia Institute of Technology（佐治亚理工学院G.W.伍德鲁夫机械工程学院与材料科学与工程学院）
本文提出基于弛豫过程和量子力学的新型建模方法，克服传统模型局限，实现高效的第一性原理相变模拟，拓展到磁、弹性等多种相变研究。
2026-06-26 cond-mat.mtrl-sci
Polarization multistates in antiferroelectric van der Waals materials
本研究通过第一性原理计算，发现CuInP$_2$S$_6$家族双层和三层的反铁电范德华材料具有五重和七重极化多态，且可在电场下层选择性翻转，为超越双稳态的下一代铁电器件设计开辟了新途径。
2023-12-21 cond-mat.mtrl-sci
Observation of Antiferroelectric Domain Walls in a Uniaxial Hyperferroelectric
本研究在单轴铁电体Pb5Ge3O11中发现反铁电畴壁，其具有Pb原子交替位移和偶极180°循环翻转，DFT计算表明该材料为超铁电体，揭示了新型激发态畴壁态。
2023-09-05 cond-mat.mtrl-sci
Anti-Ferroelectric Thin Films Phase Diagrams
本文研究了反铁电薄膜的相变和极性的尺寸效应。我们改进了Kittel提出的现象学方法。采用直接变分法求解欧拉-拉格朗日方程。导出了重整化系数随膜厚变化的自由能。得到了该系数随膜厚、温度、极化梯度系数和外推长度变化的近似解析表达式。研究了薄膜厚度减小时，反铁电双电滞回线向铁电单电滞回线的转变。提出的理论考虑解释了反铁电PbZrO_3薄膜的实验结果。
2006-08-30 cond-mat.mtrl-sci
Negative/positive electrocaloric effect in antiferroelectric squaric acid
利用该模型研究了反铁电晶体方酸的电热效应。在低温下，通过沿这些晶体的结晶学$a$轴施加的电场的极化重取向被预测为两阶段过程，其中一个亚晶格极化切换两次，每次切换90 $^\circ$。探讨了模型极化和熵的$T$ - $E$景观。的ECE，其特征在于通过引入电Grüneisen参数，被发现是负的反铁电相。在具有垂直亚晶格极化的中间铁电相中，它在低场下是正的，但在向铁电相的过渡下方变得稍微负。在铁电相中，ECE在所有温度和电场下都是正的。在200 kV/cm时，最大EC温度偏移幅度预计仅小于-3 K。探讨了在两个双临界端点之间的交叉区域中Grüneisen参数的超临界行为。
2022-12-10 cond-mat.mtrl-sci
Noncollinear ferroelectric and screw-type antiferroelectric phases in a metal-free hybrid molecular crystal
本文在无金属有机盐 (H2Dabco)BrClO4 中发现相邻电偶极子呈60°非共线扭转，并将铁电–反铁电相变解释为扭转角序列编码。
2024-11-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Polarization rotation by external electric field in two-dimensional antiferroelectric squaric acid, H$_2$C$_4$O$_4$
本文提出了一个赝自旋模型来描述亚晶格极化平面内的电场对二维方酸反铁电体的影响。系统的行为进行了分析的铁电和反铁电有序的参数，以及非共线角$θ$，这是亚晶格极化之间的角度。建立了温度-电场$T-E_1$相图。大多数的场致跃迁被发现与极化旋转。所观察到的相包括共线铁电体和非共线铁电体，分别具有几乎反平行和垂直的子晶格极化。该图还包含两个区域，其中非共线角在标称0和90 $^\circ$之间以及在90 $^\circ$和180 $^\circ$之间连续变化。检测$T-E_1$相图上的一级和二级转变线、超临界线、临界终点和临界点。
2020-10-23 cond-mat.mtrl-sci
Phase transitions and polarization switching in quasi-one-dimensional organic ferroelectrics of phenyltetrazole family
Yukhnovskii Institute for Condensed Matter Physics（尤赫诺夫斯基凝聚态物理研究所）
本文提出赝自旋模型描述苯基四唑族两种晶体的相变、介电特性与极化翻转，揭示了APHTZ在垂直电场下通过亚晶格极化翻转实现90度净极化旋转及铁电态切换，并构建了具Ising型反铁电典型拓扑的温度-电场相图。
2025-11-04 cond-mat.mtrl-sci
Influence of external field direction on polarization rotation in antiferroelectric squaric acid H$_2$C$_4$O$_4$
利用这个模型，我们研究了方酸反铁电晶体在$ac$平面内任意方向电场作用下的极化旋转过程。除了一些特定的方向的字段，在低温下的两个步骤的极化重取向的预测：首先，与垂直的亚晶格极化的非共线相，然后共线铁电相。然而，当场沿自发亚晶格极化的轴定向时，中间非共线相不存在;当场在到该轴的45 $^\circ$处时，用于过渡到铁电相的场趋于无穷大。的基态质子的配置和亚晶格极化矢量的方向被确定为所有的场取向。$T$相图是为沿$ac$平面对角线方向的场和上述讨论的场的特定方向构造的。
2021-12-18 cond-mat.mtrl-sci
Understanding the crystallographic phase relations in alkali-trihalogeno-germanate perovskites in terms of ferroelectric or antiferroelectric arrangements of the tetrahedral GeX$_3$ units
碱金属三卤代锗酸盐AGeX $_3$，其中A是大的单个正离子，例如Rb、Cs或有机基团，例如甲基铵（MA），X是卤素（I、Br、Cl、F），以及相应的锡酸盐（ASnX $_3$）和铅酸盐（APbX $_3$）显示出多种晶体结构，其中一些是钙钛矿型。这些材料，更好地称为“卤化物钙钛矿”，最近作为有前途的光伏和更广泛的光电材料获得了全世界的关注。但它们相对于非钙钛矿相的稳定性问题是一个主要问题。在这里，我们表明，在这些材料中的相关系可以理解的GeX $_3$四面体单元，这是铁电的钙钛矿相，但反铁电的竞争相的相对取向。这表明，施加的电场可用于稳定所需的相，并触发具有广泛不同的光学和电子特性的材料的两相之间的相变。
2019-09-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Reversibly Strain Engineering and Electric-Field Control of Crystal Symmetry in Multiferroic Oxides
本研究通过薄膜厚度调控残余应变，在 La 掺杂 BiFeO3 薄膜中稳定反铁电正交相，并实现电场下其与铁电菱方相之间的可逆相变。
2025-02-18 cond-mat.mtrl-sci
Unipolar and bipolar fatigue in antiferroelectric lead zirconate thin films and evidences for switching-induced charge injection inducing fatigue
这是第一次，我们表明，单极疲劳确实发生在反铁电电容器，证实了以前的工作[应用物理快报，94，072901（2009）]。我们还表明，单极疲劳反铁电体是不太严重的双极疲劳，如果驱动场是相同的幅度。这一现象被认为是由开关引起的电荷注入引起的，它是铁电和反铁电材料极化疲劳的主要原因。文中还讨论了开关引起的电荷从附近电极注入而不是稳定/准稳定漏电流阶段的电荷注入引起的极化疲劳的其他证据。
2010-01-18 cond-mat.mtrl-sci
Multiple polarization orders in individual twinned colloidal nanocrystals of centrosymmetric HfO2
自发极化是非中心对称晶体中铁电功能的关键。高集成度铁电器件要求在小体积内稳定铁电极化。在这里，原子分辨率的透射电子显微镜成像显示，孪晶诱导的对称性破缺的胶体纳米晶体的中心对称的HfO 2导致形成多个极化订单，这是与亚纳米铁电和反铁电相。铁电相的最小尺寸极限被发现是~4 nm 3。密度泛函理论计算表明，铁电和反铁电相之间的转换可以通过晶格应变调制，并在任何方向上都是可能的。这项工作的结果提供了一条路线，在信息存储中的HfO 2纳米晶体的应用密度是超过一个数量级高于缩放限制所定义的尺寸。
2020-09-27 cond-mat.mtrl-sci
Strain-induced gauge and Rashba fields in ferroelectric Rashba lead chalcogenide PbX monolayers (X = S, Se, Te)
二维（2D）材料的令人兴奋的特征之一是通过应变工程实现的电子和光学可调谐性。在此之前，我们发现了一类具有可调自旋轨道性质的2D铁电Rashba半导体PbX（X = S，Se，Te）。在这项工作中，基于我们以前的紧束缚（TB）的结果，我们推导出一个有效的低能量哈密顿对称点周围的应变对PbX的电子性质的影响。我们发现，应变诱导的规范场移动Rashba点和修改Rashba参数。这种效应相当于面内磁场的应用。面外应变，这是成比例的电极化的强度，也被证明修改Rashba参数。总的来说，我们的理论将铁电Rashba材料中的应变和自旋分裂联系起来，这对于理解在实际应用中会发生的局部Rashba参数的应变诱导变化非常重要。
2018-06-28 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
First-Principles DFT Study of Ferroelectric-to-Antiferroelectric Phase Transitions in LiTaO$_3$ under Electric Boundary Conditions
Southern Utah University（南犹他大学）
本研究通过第一性原理DFT计算，明确了电场边界条件下LiTaO$_3$的铁电-反铁电相转变机制，其转变临界电位移低于LiNbO$_3$，更便于实验观测。
2026-08-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Antiferroelectricity in thin film ZrO2 from first principles
进行密度泛函计算以研究实验报告的薄膜ZrO 2中的场诱导相变（J. Muller等人，纳米。Lett. 12，4318）。我们发现一个小的能量差~ 1 meV/f.u.介于非极性四方晶系和极性斜方晶系结构之间，具有反铁电性特征。必要的一阶过渡的两个阶段之间，这在反铁电体有一个组子群的关系，从耦合到其他区域边界模式的结果，我们显示与Landau-Devonshire模型。因此，四方ZrO 2被确立为一种以前未被认识到的无铅反铁电材料，具有优异的介电性能和与硅的兼容性。此外，我们证明，可以通过外延应变稳定的ZrO 2的铁电相，并建议通过Hf的Zr的连续取代的替代稳定机制。
2014-09-24 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectric Properties of van der Waals Chalcogenides: DFT perspective
University of Manchester（曼彻斯特大学）；National Graphene Institute, University of Manchester（国家石墨烯研究所）
本研究采用密度泛函理论建模，系统构建了具有显著铁电极化的范德华硫族化合物库，并针对潜力材料分析了铁电效应的压力依赖性及薄膜中光生载流子的电荷积累特性，为相关层状铁电材料的研究提供了理论参考。
2025-01-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Bi2W2O9: a potentially antiferroelectric Aurivillius phase
铁电钨基Aurivillius氧化物是天然稳定的超晶格结构，其中A位缺陷的钙钛矿块[WnO 3 n +1]-2（n = 1，2，3，.）沿着c轴与萤石状氧化铋层[Bi 2 O2]+2交错。在n = 2的Bi 2 W2 O 9相，在平面内的反极畸变占主导地位，但一直存在争议的基态对称性。在这里，我们表明，使用第一性原理密度泛函理论计算和实验相结合，的基态是一个非极性相位的Pnab对称性。我们探讨亚稳相的能量和反铁电性在这个n=2 Aurivillius相的潜力。
2020-03-01 cond-mat.mtrl-sci
Prediction of intrinsic ferroelectricity and large piezoelectricity in monolayer arsenic chalcogenides
表现出自发电极化的强度的二维材料是功能材料的显著兴趣。然而，尽管理论上预测了许多二维极性材料，但实验证实的二维铁电体的数量仍然远远少于体铁电体。我们提供了强有力的证据表明，Pmn 2 $_1$相的砷硫属化物作为$_2$ X $_3$（X=S，Se，和Te），其中包括最近孤立的单层雌黄，是本征铁电体，并表现出很强的面内压电性。我们发现，计算的能量势垒集体扭转的电极化的强度或移动180 $^\circ$域壁是合理的，以前报道的铁电体相比。我们提出了一个高对称结构（Pmmn空间群）转变为铁电Pmn2 $_1$相的软B $_{2u}$声子模式。通过研究其他软模式的高对称性Pmmn结构，我们确定了几个未被发现的亚稳多晶型，包括极性相（与P2 $_1$空间群）具有相当大的压电性。
2020-10-30 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
B-site substitutions and phase transitions in solid solutions on the base of (Na0.5Bi0.5)TiO3
在钡改性的NBT固溶体中，锆和锡离子以及铟-铌和铁-铌络合物对钛的取代影响了固态合成过程中相的形成以及反铁电相和铁电相的相对稳定性。我们表明，固溶体的合成是一个多步骤的过程中，形成了一些中间相（取决于固溶体的组成和退火温度）。1000 - 1100 ℃的烧结温度允许获得单相固溶体。取代离子含量的增加导致晶格晶胞尺寸的线性变化。同时，它会导致反铁电相和铁电相的相对稳定性根据容差因子的变化而变化。取代离子的半径大于初始离子的半径导致铁电-反铁电相变温度的降低，而较小的离子取代产生相反的效果。
2015-08-10 cond-mat.mtrl-sci
A Combined Theoretical and Experimental Study of the Phase Coexistence and Morphotropic Boundaries in Ferroelectric-Antiferroelectric-Antiferrodistortive Multiferroics
铁电（FE）、铁电（FEI）和反铁电（AFE）相的物理性质、它们的共存和空间分布支持反铁畸变（AFD）多铁性材料在准同型相变附近的功能。利用Landau-Ginzburg-Devonshire（LGD）唯象和半微观四子晶格模型（FSM），我们研究了不同AFE、FEI和FE长程有序的行为及其在FE-AFE-AFD多铁性准同型相界的共存.通过X射线衍射（XRD）和压电响应力显微镜（PFM）对致密Bi_（1-y）RyFeO_3（R为Sm或La原子，原子分数0 < y< 0.25）陶瓷的实验结果进行了验证。这些互补的测量被用来研究掺杂的晶体结构的宏观和纳米尺度的转变。AFE/FE相分数的测量值和计算值的比较表明，LGD-FSM方法很好地描述了Bi 1-yRyFeO 3的XRD和PFM得到的实验结果。因此，这种理论和实验相结合的方法提供了进一步的洞察准同型边界的起源和共存的FE和AFE状态的模型稀土掺杂的多铁性。
2021-02-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ideal antiferroelectricity with large digital electrostrain in PbZrO3 epitaxial thin films
本研究针对薄膜中反铁电行为被掩盖的问题，通过揭示特定晶体学方向的相变路径并设计取向，在PbZrO3外延薄膜中实现理想反铁电性及大数字电致应变，为纳米机电应用提供新途径。
2025-04-16 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Depolarization Induced III-V Triatomic Layers with Tristable Polarization States
具有高介电、压电和热稳定性的铁电体与主流半导体工业的集成将使新型器件类型能够广泛应用，但很少有硅兼容的铁电体适合于器件缩小尺寸。我们证明了与第一性原理计算，在纳米级的增强的去极化场可以用来软化不可切换的纤锌矿III-V族半导体，从而在具有可逆的极化状态的双（2D）片。由三个原子平面组成的2D片的AlSb被确定为主机的铁电性和反铁电性，和三态开关伴随着金属-半导体转变。的热力学稳定性和潜在的三原子层的合成与声子谱计算，从头算分子动力学，和可变组成的进化结构搜索证实。我们提出了一个二维AlSb基同质结场效应晶体管，支持三个不同的和非易失性的电阻状态。这类新的III-V族超导体衍生的二维材料具有双重铁电性和反铁电性，为基于非易失性多位的集成纳米电子学开辟了可能性。
2023-01-10 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectricity and piezoelectricity in monolayers and nanoplatelets of SnS
从第一性原理计算的基态结构的单层和纳米片的厚度从两个到五个单层的SnS。结果表明，只有奇数个单层的纳米物体是铁电的。计算了这些极性结构的铁电、压电和弹性性质。在这些纳米物体中的极化的外观被解释为存在于大块SnS的反铁电结构中的未补偿的极化。铁电性的机制，其中铁电畸变与孤对短程有序相关，可以被认为是产生具有高居里温度的铁电体的一种方式。
2018-10-27 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectrically tunable topological phase transition in In$_2$Se$_3$ thin films
该研究通过第一性原理计算揭示In$_2$Se$_3$多层膜中可由层间极化耦合和偶极锁定效应调控的拓扑相变，为可切换拓扑功能器件提供平台。
2024-02-28 cond-mat.mtrl-sci
