A high-mobility two-dimensional electron gas at the heteroepitaxial spinel/perovskite complex oxide interface of γ-Al2O3/SrTiO3
在两种绝缘钙钛矿型氧化物（如LaAlO 3和SrTiO 3）之间的异质界面处发现二维电子气（2DEG）为新一代全氧化物电子和光子器件提供了机会。然而，界面电子迁移率的显着改善超过约1,000 cm 2 V-1 s-1（在低温下）的电流值，仍然是一个关键的挑战，基础以及应用研究的复合氧化物。在这里，我们提出了一种新的类型的二维电子气之间的异质界面SrTiO 3和尖晶石γ-Al 2 O 3外延膜具有良好的质量和兼容的氧离子亚晶格。该尖晶石/钙钛矿氧化物异质界面具有比钙钛矿/钙钛矿氧化物界面高一个数量级以上的电子迁移率，并表现出明确的二维导电特性，如通过观察量子磁阻振荡所揭示的。此外，我们发现，尖晶石/钙钛矿2DEG的结果从界面稳定的氧空位，并被限制在一个层内的0.9 nm的异质界面附近。我们的研究结果为复杂氧化物介观物理的研究和高迁移率全氧化物电子器件的设计铺平了道路。
2013-04-01 cond-mat.mtrl-sci
Topological phonons in oxide perovskites controlled by light
过氧化氢氧化物表现出丰富多样的结构相，具有产生多种技术应用的不同物理现象。我们发现，拓扑声子，即，节环、节线和Weyl点在氧化物钙钛矿的结构（四方晶系、斜方晶系和菱形）、化合物（BaTiO 3、PbTiO 3和SrTiO 3）和外部条件（光激发、应变和温度）方面是普遍存在的。特别是，在这些化合物的四元相，所有类型的拓扑声子可以同时出现时，稳定的光激发，而稳定的四元相的热波动只托管一组更有限的拓扑声子状态。此外，我们发现，光激发载流子浓度可以用来调整拓扑声子态，诱导拓扑跃迁，即使没有相关的结构相变。总的来说，我们提出氧化物钙钛矿作为一个多功能的平台，在其中研究拓扑声子和他们的操纵与光。
2020-11-12 cond-mat.mtrl-sci
Conservation of dielectric constant upon amorphization in perovskite oxides
我们报告的计算表明，无定形RAO $_3$氧化物，与R和A三价阳离子，具有大致相同的静态介电常数作为其钙钛矿晶相。这种效应是由于在低频下非极性晶体模式的无序激活极性响应，其补偿了离子动力学电荷的适度但明显的减少。通过密度泛函微扰理论研究了介电响应。通过分子动力学熔融-淬火模拟生成非晶样品。
2008-03-04 cond-mat.mtrl-sci
Noble-Metal-Assisted Fast Interfacial Oxygen Migration with Topotactic Phase Transition in Perovskite Oxides
过渡金属钙钛矿氧化物是一系列用于电子学、催化和能量转换过程的功能材料体系，其中氧的迁移和析出起着关键作用。然而，稳定的金属-氧（M-O）键形成抑制离子扩散的大的能垒。因此，寻求有效和简便的方法来加速氧动力学已成为一个重要的问题。在这里，贵金属（Pt，Ag）和钙钛矿氧化物（SrCoO 3-δ）之间的相互作用（界面电荷转移和合作键合）被用来削弱（M-O）键，降低氧迁移的能垒。作为氧泵的贵金属层可以从氧化物膜中连续地提取氧到大气中。从钙钛矿（SrCoO_3）到钙钛矿（SrCoO_（2.5））的拓扑相变温度从200 K显著降低到室温。此外，这种方法也可以适用于SrFeO 3的类似topotactic相还原适度的热激活。这一发现为实现钙钛矿氧化物中氧的快速迁移提供了一条有希望的通用途径，在低温电极和高活性催化界面方面具有重要的应用前景。
2021-11-01 cond-mat.mtrl-sci
Trends of epitaxial perovskite oxide films catalyzing the oxygen evolution reaction in alkaline media
析氧反应（OER）被认为是电化学能量转换的关键反应，但缓慢的动力学阻碍了在电解槽、金属-空气电池和其他依赖于来自水氧化的可持续质子的应用中的应用。在这篇评论中，外延钙钛矿氧化物的OER在室温下在碱性介质中的前景进行了审查方面的基本洞察系统的活动趋势。首先，我们彻底定义了钙钛矿结构及其参数空间。然后，用于使电催化外延钙钛矿氧化物的合成方法进行了调查，我们分类的不同类型的电极，可以组装的电催化研究。我们讨论了半导体物理的外延钙钛矿电极及其后果的催化结果的解释。介绍了OER的原型机制，并进行了比较讨论。全面调查了外延钙钛矿氧化物的OER调查，并以图形方式突出显示了选定的趋势。综述的结论与外延钙钛矿氧化物系统的未来电催化研究的机会，一个简短的前景。
2020-10-14 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Predicting the formation and stability of oxide perovskites by extracting underlying mechanisms using machine learning
钙钛矿氧化物的性能优化由于其不同的应用领域而引起了人们的兴趣。在这项工作中，层次聚类技术被用来减少从文献中选择的功能，据报道，有影响钙钛矿的形成和稳定性之间的多重共线性。在文献和在线存储库中可用的双氧化物钙钛矿组合物的巨大组成空间上操作，在本手稿中，尝试提取组合物和结构之间的关系，以预测其可成形性和稳定性。机器学习（ML）分类器在这些数据集上进行训练，以预测新型稳定的钙钛矿组合物。该研究使用了巨大的特征空间来缩小影响钙钛矿化合物可成形性和稳定性的最重要因素。它还确定了具有适用于光伏和光催化应用的带隙的稳定组合物。开发的随机森林（RF）为基础的模型可以扩展到包括光敏应用程序以外的影响，通过专注于物理化学机制驱动的现象背后的每个应用程序。
2022-02-26 cond-mat.mtrl-sci
Highly confined phonon polaritons in monolayers of oxide perovskites
二维（2D）材料能够强限制与原子的集体激发杂交的光，从而实现电场增强和新颖的光谱应用。最近，已经合成了氧化物钙钛矿的独立单分子膜，其具有高度红外活性的声子模式和竞争相互作用的复杂相互作用。在这项研究中，我们评估的声子极化激元的中心品质因数的四方相的二维钙钛矿SrTiO $_3$，KTaO $_3$，和铌酸锂$_3$，使用密度泛函理论计算。具体来说，我们计算的二维声子极化激元色散，传播质量，限制，和减速因素，我们表明，它们是在原型的二维介电六方氮化硼中发现的。我们的研究结果表明，氧化物钙钛矿的单层是在太赫兹光谱范围内，使possibilites通过强烈增强的电磁场来控制复杂的物质相的极化子平台的有前途的候选人。
2021-03-11 cond-mat.mtrl-sci
The polarizability model for ferroelectricity in perovskite oxides
本文综述了极化率模型及其在铁电钙钛矿氧化物中的应用。引入该模型的动机进行了讨论和非线性氧离子极化率的影响和他们的晶格动力学实现概述。虽然这项工作的很大一部分是专门的自洽声子近似（SPA）内获得的结果，也非线性解决方案的模型进行处理，这是感兴趣的物理弛豫铁电体，畴壁运动，无公度相变。主要的重点是比较模型的结果与实验数据和预测新的现象。
2012-05-24 cond-mat.mtrl-sci
Comment on ``Conduction states in oxide perovskites: Three manifestations of Ti$^{3 +}$ Jahn-Teller polarons in barium titanate''
在这篇评论中，[S。伦耶尔岛F. Schirmer，H. Hesse和Th. W. Kool，Phys. Rev. B { \bf 66}，165106（2002）]讨论了钙钛矿中氧空位的电子结构。第一原理计算支持这些空位中的深能级，而Lenjer等人认为电子的相互作用能是负的，但电导率的数据则相反。
2003-04-07 cond-mat.mtrl-sci
Independence of surface morphology and reconstruction during the thermal preparation of perovskite oxide surfaces
使用CO $_2$激光器从背面直接加热晶体，可以原位热制备SrTiO $_3$衬底用于外延，而不需要非原位蚀刻和退火。我们发现，在900-1100 °C下形成具有直台阶的大平台与外延的理想表面重构的形成无关，这需要超过1200 °C的温度才能完成。该方法可以是通用的，至少对于钙钛矿氧化物表面是通用的，因为它在不同温度下也适用于LaAlO $_3$和NdGaO $_3$，这两种其它广泛使用的氧化物衬底材料。
2018-02-23 cond-mat.mtrl-sci
Oxide perovskite BaSnO3: A promising high-temperature thermoelectric material for transparent conducting oxides
本研究通过第一性原理计算发现透明导电氧化物BaSnO3具有优异的动态与热稳定性，在900 K时n型和p型ZT值分别达0.37和1.52，表明其在高温热电领域具有重要应用前景。
2023-07-27 cond-mat.mtrl-sci
Microwave Assisted Synthesis and Characterization of Perovskite Oxides
微波辐射的使用是用于合成无机材料如钙钛矿氧化物的有前途的替代热源。与传统的陶瓷方法相比，该方法节省了大量的能源和时间。在这项工作中，我们审查的基本原理的微波加热机制的基础上，在材料和电磁微波偶极子之间的相互作用。此外，我们还对微波合成的各个子类型如固态微波合成和微波辅助水热合成进行了分类和评述。在这项工作的实验部分，我们提出了一个大范围的材料，在我们的实验室合成的微波技术，其中这些材料包括超导，铁磁，铁电，介电和多铁性钙钛矿系统。
2014-01-09 cond-mat.mtrl-sci
Control of the structural and magnetic properties of perovskite oxide ultrathin films through the substrate symmetry effect
过氧过渡金属氧化物是角共享八面体的网络，已知其倾斜和扭曲会影响其电子和磁性。我们报告的模型界面结构，以避免化学影响的计算表明，对称性失配施加的界面层的扭曲模式，不存在于任何散装材料，创造新的界面特性驱动的对称性。根据八面体对变形的抵抗力，界面层可以小到一个晶胞，或者深入薄膜。
2010-06-30 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectricity in Silver Perovskite Oxides
有两种银钙钛矿氧化物：AgNbO3和AgTaO3。AgNbO3在室温下具有Pmc 21的非中心对称基团，具有铁电极化有序。这种具有小极化的亚铁电状态可以通过高电场或通过化学改性而变为具有非常大极化的铁电状态。诱导铁电相显示出在压电器件中的应用前景的机电响应。相比之下，AgTaO3是量子顺电体，但也可以通过化学取代诱导铁电性。银钙钛矿具有良好的铁电和压电性能，这一发现有望引发对这些系统的进一步理论和实验研究。
2011-08-30 cond-mat.mtrl-sci
Characterizing oxygen atoms in perovskite and pyrochlore oxides using ADF-STEM at a resolution of a few tens of picometers
我们提出了一个像差校正扫描透射电子显微镜（ac-STEM）分析的钙钛矿（LaFeO 3）和烧绿石（Yb 2 Ti 2 O 7和Pr 2 Zr 2 O 7）氧化物，并证明了在环形暗场（ADF）图像中的可见原子柱的形状和对比度是敏感的低原子序数（如氧）附近的原子的存在。我们发现，点缺陷（如氧空位），这是不可见的-或难以观察到由于有限的灵敏度-在X射线和中子衍射测量，是复杂的磁性基态的烧绿石氧化物的起源。此外，我们首次提出了一种方法，通过该方法可以在定量ADF-STEM图像中分辨轻原子。利用这种方法，我们解决了钙钛矿和烧绿石氧化物中的氧原子。
2020-09-21 cond-mat.mtrl-sci
Improved Performance and Reliability of p-i-n Perovskite Solar Cells via Doped Metal Oxides
过氧化氢光电转换器件（PV）由于其优异的功率转换效率（PCE）而引起人们的关注。需要解决与大面积光伏性能、可靠性和寿命相关的关键问题。在这里，我们表明掺杂的金属氧化物可以为钙钛矿PV提供理想的电子选择性，提高的可靠性和稳定性。我们报道了p-i-n型钙钛矿PV，其器件面积范围为0.09cm 2至0.5cm 2，结合了厚的铝掺杂氧化锌（AZO）电子选择性接触，无掺杂的PCE超过13%，填充因子值在80%的范围内。AZO为载流子选择性提供合适的能级，中和针孔的存在并提供紧密的界面。使用AZO的器件与不使用AZO的器件相比表现出超过20%的平均PCE增加，并且对于所报道的较大面积器件保持高PCE。此外，当使用AZO时，在ISOS-D-1下的p-i-n钙钛矿太阳能电池的器件稳定性增强，并且当使用AZO/Au作为顶部电极时，在超过1000小时的暴露中保持100%的初始PCE。我们的研究结果表明掺杂金属氧化物作为载流子选择性接触的重要性，以实现可靠和高性能的长寿命大面积钙钛矿太阳能电池。
2016-10-06 cond-mat.mtrl-sci
Identification of vacancy defects in a thin film perovskite oxide
利用可变能量正电子湮没寿命测量技术对激光烧蚀SrTiO_3/SrTiO_3薄膜中的空位缺陷进行了研究。锶空位相关的缺陷是占主导地位的正电子陷阱，除了在顶部~ 50 nm，被发现是均匀分布的。表面层表现出更大的开体积缺陷，大空位簇或纳米空隙的湮灭增加。
2009-06-30 cond-mat.mtrl-sci
Bi containing multiferroic perovskite oxide thin films
在这项工作中，多铁性薄膜的Bi含钙钛矿氧化物，其中的铁电性的驱动力是Bi 3+孤对电子进行了讨论。首先，简要介绍了含Bi的多铁性钙钛矿氧化物，描述了在这些化合物中建立磁性和铁电有序的机制，并报道了这一领域的一些最新研究进展。第二部分介绍了脉冲激光沉积法生长BiMnO 3、（Bi 0.9La 0.1）2NiMnO 6（BLNMO）和BiFeO 3薄膜的实验研究。第三部分是专门的物理性质，这种薄膜的结构表征和磁性和铁电性能及其相关性的磁电耦合（MEC）的形式。
2014-02-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Spin transport and dynamics in all-oxide perovskite La$_{2/3}$Sr$_{1/3}$MnO$_3$/SrRuO$_3$ bilayers probed by ferromagnetic resonance
钙钛矿氧化物的薄膜提供了在磁性器件中结合强关联电子现象和自旋电流的新兴概念的可能性。然而，在这些复杂的氧化物材料的自旋输运和磁化动力学还没有很好地理解。在这里，我们实验量化自旋输运参数和磁化阻尼在外延钙钛矿铁磁/顺磁双层的La $_{2/3}$ Sr $_{1/3}$ MnO $_3$ /SrRuO $_3$（LSMO/SRO）的宽带铁磁共振光谱。从吉尔伯特阻尼的SRO厚度依赖性，我们估计一个短的自旋扩散长度为$\lesssim$ 1 nm的SRO和界面自旋混合电导相媲美的其他铁磁/顺磁性金属双层。此外，我们发现，各向异性非吉尔伯特阻尼由于两个磁振子散射也增加了与SRO的添加。我们的研究结果表明，LSMO/SRO作为一个自旋源/自旋阱系统，可能是一个基础，检查自旋电流输运在各种钙钛矿异质结构。
2016-10-21 cond-mat.mtrl-sci
Improving the long-term stability of new-generation perovskite-based TCO using binary and ternary oxides capping layers
本文研究在钙钛矿SrVO3透明导电氧化物上原位生长二元和三元氧化物覆盖层以提升热稳定性，发现非晶LaAlO3保护效果最佳，可兼顾电学与光学性能并抑制老化。
2024-06-10 cond-mat.mtrl-sci
Extreme disorder in crystalline perovskite oxide: a new paradigm in quantum materials research
IISc（印度科学学院）
研究钙钛矿氧化物中极端无序现象，探讨高熵氧化物对材料设计的影响，总结其电子和磁性性质的最新进展与未来研究方向。
2025-12-14 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Band offsets in heterojunctions between cubic perovskite oxides
从第一性原理计算了钛酸盐、锆酸盐和钛酸盐之间具有立方钙钛矿结构的九个异质结的能带偏移。应变接触氧化物的能量结构，多体校正的带边的位置（GW近似计算），和分裂的导带所产生的自旋轨道相互作用的影响，一贯考虑。结果表明，忽略多体效应可能导致错误的带偏移的测定高达0.36 eV。证明了通常用于确定异质结能带偏移的传递性规则的失效，并解释了其原因。
2014-01-06 cond-mat.mtrl-sci
Tuning ferromagnetism at interfaces between insulating perovskite oxides
我们用密度泛函理论计算表明，|绝缘钙钛矿氧化物之间的SrTiO 3界面在满足巡回铁磁性的Stoner准则方面处于临界状态，并探索其他氧化物组合以更充分地满足它。LaScO3的较大晶格参数|BaTiO3界面被发现是不利的比更大的界面变形的LaAlO3| CaTiO 3。与LaAlO3相比|SrTiO 3，后者被预测表现出强大的磁性与更大的饱和力矩和更高的居里温度。我们的结果支持了超导和铁磁性共存的“两相”图景。
2014-09-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
New Tolerance Factor to Predict the Stability of Perovskite Oxides and Halides
预测钙钛矿结构的稳定性仍然是发现用于许多应用的新功能材料（包括光催化剂和电催化剂）的长期挑战。我们开发了一个准确的，物理上可解释的，一维的公差因子，τ，正确预测92%的化合物为钙钛矿或非钙钛矿的实验数据集的576 $ABX_3$材料（$\textit{X} =$ $O^{2-}$，$F^-$，$Cl^-$，$Br^-$，$I^-$）使用一种新的数据分析方法的基础上SISO（确定独立筛选和稀疏化算子）。τ被示出为在1，034个实验实现的单钙钛矿和双钙钛矿的训练集（91%的准确度）之外进行推广，并且被应用于识别23，314个新的双钙钛矿（$A_2$ $\textit{BB'}$ $X_6$），其通过它们作为钙钛矿稳定的概率进行排名。这项工作指导了实验学家和理论家最有可能成功合成钙钛矿，并展示了一种描述符识别方法，该方法可以扩展到钙钛矿稳定性预测之外的任意应用。
2019-01-06 cond-mat.mtrl-sci
Low energy excitations in crystalline perovskite oxides: Evidence from noise experiments
在本文中，我们报告的1/f噪声测量的晶体金属氧化物与钙钛矿结构的低至4.2K。结果表明，存在平均激活能为$\approx$ 70-80 meV的局域激发，在T $\approx$ 35- 40 K处产生噪声峰。此外，它显示了隧道型两级系统（如玻璃）的明确证据，这些系统在低于30 K的噪声测量中出现。
1998-11-28 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Promising ferrimagnetic double perovskite oxides towards high spin polarization at high temperature
通过第一性原理计算，我们预测四种双钙钛矿氧化物Bi_2ABO_6（AB = FeMo，MnMo，MnO_s，Cr_s）是半金属亚铁磁体。我们的计算结果表明，四个优化的结构具有负的形成能，从-0.42到-0.26 eV每个公式单元，这意味着他们可能会实现。在Bi 2FeMoO 6的情况下，半金属带隙和居里温度分别达到0.71 eV和650 K，这表明高自旋极化可以保持在远高于室温的高温下。据信，其中一些可以很快合成，并将证明是有用的自旋电子应用。
2012-10-27 cond-mat.mtrl-sci
Enhancement in physical properties of Pb-Based Perovskite Oxides ($PbGeO_{3}$): Ab initio Calculation
在本文中，立方$PbGeO_{3}$钙钛矿氧化物的电子，结构，热力学和弹性性能的介绍和计算使用WIEN 2K代码。的结构性能进行了评估，他们是在良好的理论和实验数据一致。声子色散表明立方$PbGeO_{3}$钙钛矿是动态稳定的。此外，$PbGeO_{3}$的电子性质显示出开口带隙能量，这意味着具有等于$1.67 eV$的间接带隙的半导体行为。此外，所获得的立方$PbGeO_{3}$的弹性常数满足Born的力学稳定性准则，这表明我们的化合物表现为一种稳定的韧性材料。使用Gibbs $2$软件包研究了温度-压力对热力学参数的影响。最后，基于所获得的立方$PbGeO_{3}$钙钛矿性质的结果，我们假设该化合物将具有潜在的应用。
2023-01-31 cond-mat.mtrl-sci
Data-driven analysis of the electronic-structure factors controlling the work functions of perovskite oxides
调整材料的功函数对于最大化微电子和（光）电化学装置的性能具有实际意义，因为这些系统的效率取决于控制表面处和界面上的电子水平的能力。钙钛矿是实现这种控制的有前景的化合物。在这项工作中，我们通过数据驱动（机器学习）分析检查了1,000多个钙钛矿氧化物表面（ABO $_3$）的功函数，并确定了决定其大小的因素。虽然BO $_2$ -终止表面的功函数对杂化氧p带的能量敏感，但AO-终止表面的功函数相对于B-位点原子的d带的填充及其电子亲和力表现出少得多的无关紧要的依赖性。这项研究显示了可解释的数据驱动模型在分析立方钙钛矿的功函数从有限数量的电子结构描述符的效用。
2021-02-15 cond-mat.mtrl-sci
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
Origin of band gaps in 3d perovskite oxides
凭借其广泛的磁性，电子和结构特性，过渡金属钙钛矿氧化物ABO 3长期以来一直是测试凝聚态理论的平台。特别是，它们的绝缘特性-在大多数化合物中发现-通常归因于通过着名的Mott-Hubbard机制的动态电子相关性，其中开口来自均匀的，保留电子排斥机制。然而，结构扭曲在钙钛矿中是普遍存在的，并且它们在产生这种丰富的属性阵列中与动力学相关性的相关性仍然是一个悬而未决的问题。在这里，我们解决了整个三维钙钛矿氧化物家族的带隙开放的起源。我们表明，一个单一的行列式平均场方法，如密度泛函理论（DFT）成功地描述了整个系列的结构，磁性和电子性质，在低温和高温。我们发现，绝缘发生通过降低能量的晶体对称性减少（八面体旋转，Jahn-Teller和键的反作用），以及固有的电子不稳定性，所有提升轨道简并。因此，我们的工作表明，虽然ABO 3氧化物可能是复杂的，他们不一定是强相关的。它还为钙钛矿中掺杂和缺陷物理的系统研究开辟了道路，这对于充分实现氧化物电子学至关重要。
2019-01-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magnetic properties of rare earth and transition metal based perovskite type high entropy oxides
高熵氧化物（HEO）是最近引入的一类氧化物材料，其特征在于大量元素（即五个或更多个）共享一个晶格位置，其以单相结构结晶。相对年轻的HEO家族的一个复杂的例子是稀土过渡金属钙钛矿高熵氧化物。在这项全面的研究中，我们提供了一个概述了三个钙钛矿型高熵氧化物的磁性。该化合物具有由五种不同稀土元素占据的稀土位点，而过渡金属位点由单一过渡金属占据。以这种方式，可以与母体二元氧化物，即正钴酸盐、铬铁矿和铁酸盐进行比较。X射线吸收近边光谱（XANES），磁测量和穆斯堡尔谱来表征这些复杂的材料。在一般情况下，我们发现令人惊讶的相似之处的磁性的二元氧化物，尽管稀土网站上的化学无序。然而，也观察到明显的差异和有趣的磁性，如非共线，自旋重取向转变以及高达2.T的大矫顽场在室温下。稀土A位上的化学无序和B位上的TM的性质在这些高熵氧化物的物理性质中起着重要的作用。
2020-01-31 cond-mat.mtrl-sci
Quasiparticle interference on cubic perovskite oxide surfaces
利用扫描隧道显微镜首次在立方钙钛矿氧化物SrVO3（001）薄膜上观察到相干表面态。第一性原理计算支持观测到的原子尺度干涉图样和形成由dxy导出的表面态之间的直接联系。此外，我们表明，顶端的VO2平面上的顶端氧在控制所观察到的相干表面态的光谱权重中起着至关重要的作用。
2016-12-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Designing Non-Relativistic Spin Splitting in Oxide Perovskites
该研究以Pbnm对称钙钛矿氧化物为对象，通过声子与多极分析揭示原子畸变对非相对论自旋分裂的作用，提出A位阳离子尺寸修饰等三种调控策略，建立了相关设计框架。
2025-03-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Symbolic Regression Discovery of New Perovskite Catalysts with High Oxygen Evolution Reaction Activity
符号回归（SR）是一种新兴的方法，用于构建分析公式以找到最适合数据集的模型。在这里，SR用于指导具有改进的析氧反应（OER）活性的新型氧化物钙钛矿催化剂的设计。发现了一个前所未有的简单描述符μ/t，其中μ和t分别是八面体因子和容限因子，这加速了一系列具有改善OER活性的新型氧化物钙钛矿催化剂的发现。我们成功地合成了五种新的氧化物钙钛矿，并表征了它们的OER活性。值得注意的是，它们中的四种，Cs0.4La0.6Mn0.25Co0.75O3、Cs0.3La0.7NiO3、SrNi0.75Co0.25O3和Sr0.25Ba0.75NiO3，优于目前最先进的氧化物钙钛矿催化剂Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3（BSCF）。我们的研究结果证明了SR在加速数据驱动设计和发现具有改进性能的新材料方面的潜力。
2019-08-19 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio Study of Valley Line on a Total-Energy Surface for Zone-Center Distortions of Ferroelectric Perovskite Oxides BaTiO3 and PbTiO3
采用从头算结构优化技术确定了钙钛矿型铁电氧化物带心畸变的总能量面谷线，并应用于钛酸钡BaTiO 3和钛酸铅PbTiO 3.所提出的技术是对King-Smith和Vanderbilt的方案[Phys.Rev.B49，p.5828（1994）]的改进，该方案将总能量作为原子位移幅度的函数进行评估。数值计算结果表明，总能量可以表示为一个四阶函数的原子位移振幅在BaTiO 3，但不是在PbTiO 3。
2004-03-24 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
NaIrO3 - A pentavalent post-perovskite
采用高压固相法合成了钠铱（V）氧化物NaIrO 3，并将其回收至环境条件。它被发现是同构与CaIrO 3，大量研究的结构类似物的高压后钙钛矿相的MgSiO 3。在氧化物后钙钛矿中，NaIrO 3是具有五价阳离子的第一个实例。该结构由层的角和边共享IrO 6八面体分离层的NaO 8双帽三角棱镜。NaIrO 3显示没有磁有序和电阻率测量显示非金属行为。的晶体结构，电和磁性能进行了讨论，并与已知的后钙钛矿和五价钙钛矿金属氧化物。
2011-01-31 cond-mat.mtrl-sci
Effect of pseudo-cubic (111)-oriented orthorhombic substrate facets on perovskite oxide thin film synthesis
利用不同衬底面的应变工程技术来调节钙钛矿氧化物薄膜的功能特性是很有希望的。通过选择面，可以定制用于外延界面的不同表面对称性和化学键方向。本文报道了DyScO3、GdScO3和NdGaO3的准立方（111）取向斜方晶衬底的制备。正交晶面（011）o或（101）o（两者都对应于伪立方（111）pc）的选择分别给出具有单或双（111）pc层平台台阶高度的邻近表面，影响随后的薄膜生长。正交晶系的LaFeO3在（101）o面上的外延揭示了交替的（111）pc层之间的区别，在生长期间和之后。观察到的差异解释的基础上的氧八面体倾斜模式相对于两个正交（111）pc表面。斜方晶系钙钛矿氧化物中的这种稳健的结构细节使得能够通过多面体连接性控制和外延界面处的阳离子配位来利用不同的（111）pc晶面进行性质工程。
2020-11-25 cond-mat.mtrl-sci
Switchable and tunable Rashba-type spin splitting in covalent perovskite oxides
在过渡金属钙钛矿（ABO 3）中，大多数物理性质可通过结构参数（例如BO 6八面体的旋转）来调节。例子包括正铁氧体的内尔温度，混合价锰氧化物的导电性，或稀土钪酸盐的带隙。由于氧化物通常拥有大的内部电偶极子，并且可以容纳重元素，因此它们也成为显示Rashba自旋轨道耦合的主要候选者，通过这种耦合，电荷和自旋电流可以有效地相互转换。然而，尽管在SrTiO 3为基础的界面系统的一些实验报告，Rashba相互作用在这些材料中的研究很少，其与结构扭曲的相互作用仍然未知。在这封信中，我们确定了一种铋基钙钛矿，它具有巨大的电可切换的Rashba相互作用，其振幅可以通过铁电极化和氧八面体的呼吸模式来控制。这种特殊的结构参数源于Bi-O键的强共价性质，这让人想起钙钛矿镍酸盐中的情况。我们的研究结果不仅提供了新的策略，工艺敏捷的自旋-电荷转换器，但也突出了共价的相关性作为一个强大的处理复杂的氧化物设计新兴的属性。
2018-08-09 cond-mat.mtrl-sci
Synthesis of anti-perovskite-type carbides and nitrides from metal oxides and melamine
通过金属氧化物与有机化合物三聚氰胺（C3H6N6）反应，合成了ZnNNi 3、ZnCNi 3、SnNCo 3和SnCCo 3四种反钙钛矿型化合物。通过选择不同的反应温度和标称氧化物与三聚氰胺的比率，选择性地合成ZnNNi 3和ZnCNi 3。首次采用三聚氰胺法合成了SnNCo3。电阻率，磁化强度和热容量的测量表明，SnNCo3是一种相关的金属，在费米能级具有高密度的状态。我们的研究结果表明，这种可行的合成路线使用三聚氰胺是有用的，在寻找复杂的金属碳化物和氮化物向新型功能材料。
2019-04-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Photovoltaic effect in multi-domain ferroelectric perovskite oxides
我们提出了一个器件模型，阐明了畴壁的光伏效应在多畴铁电钙钛矿的作用。该模型考虑了铁电极化、空间电荷、光生和电子输运之间复杂的相互作用。当应用于铋铁氧体，结果表明一个显着的电势跨越71度和109度畴壁，这反过来又有助于光伏（PV）效应。我们还发现极化和氧八面体倾斜之间的强相关性，这表明后者在PV效应中的重要作用。基于畴壁的PV效应在本质上是加性的，允许产生带隙以上电压的可能性
2018-11-19 cond-mat.mtrl-sci
Berry curvature induced anomalous Hall conductivity in magnetic topological oxide double perovskite Sr2FeMoO6
氧化物材料表现出几种新颖的结构、磁性和电子性质。它们在环境条件下的稳定性，易于合成，和高的转变温度为实现拓扑性质和现实生活中的技术应用提供了理想的基础。然而，氧化物材料中拓扑状态的实验证据是罕见的。在这项研究中，我们已经合成了单晶的氧化物双钙钛矿Sr 2FeMoO 6，并通过研究其结构，磁性和电子性质揭示其拓扑性质。我们观察到该系统在立方空间群Fm-3 m中结晶，这是一个半金属铁磁体。输运测量显示了反常的霍尔效应，很明显，霍尔贡献源于Berry曲率。假设费米能向导带移动，反常霍尔效应的贡献由于有间隙的节线的存在而增强。本研究可用于探索和认识体氧化物体系的拓扑性质。
2022-08-25 cond-mat.mtrl-sci
Rashba dominated spin-splitting in the bulk ferroelectric oxide perovskite KIO3
动量相关的Rashba和Dresselhaus自旋劈裂因其在自旋电子学中的重要应用而备受关注。本文采用从头计算密度泛函理论研究了铁电氧化物钙钛矿KIO 3的自旋劈裂效应。我们的计算还支持对称性调整的两带k.p哈密顿量。菱形R3m和R3c相在导带底（CBM）和价带顶（VBM）处观察到不可忽略的自旋劈裂效应。线性Rashba项成功地解释了VBM处的分裂。然而，立方项在实现CBM附近的自旋取向中变得重要。我们的研究结果表明，Rashba参数的增强调谐铁电序参量。此外，我们还观察到自旋取向的逆转对切换的极化方向。
2021-05-18 cond-mat.mtrl-sci
Energy conversion processes with perovskite-type materials
由钙钛矿结构通过A位和B位元素的组合以及通过氧的部分取代而衍生的混合氧化物提供了巨大的物理化学性质。在这里，我们介绍了Paul Scherrer研究所对用于电化学，光（电）化学和催化过程的钙钛矿型氧化物和氮氧化物进行的研究，旨在解决能源相关问题。
2019-11-15 cond-mat.mtrl-sci
Stable structures and electronic properties of perovskite oxide monolayers
为了深入了解二维材料及其应用，寻找有前途的二维单层材料是非常必要的。我们用第一性原理方法研究了四元钙钛矿氧化物单层膜作为二维材料。我们从SrTiO $_3$、LaAlO $_3$、KTaO $_3$和BaFeO $_3$中发现了四种稳定的二维单层材料，分别表示为STO-ML、LAO-ML、KTO-ML和BFO-ML。进一步的研究表明，通过克服悬挂键，前三个单分子膜是二维宽禁带的铁磁马达，BFO-ML是二维各向同性的海森堡铁磁金属。在每个单分子膜中，两侧之间存在较大的静电势能差，反映出较大的面外偶极子。这些使一系列的2D单层材料，并应在考虑钙钛矿氧化物异质结构中的新兴现象的新型电子器件中是有用的。
2019-07-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The interface between a polar perovskite oxide and silicon from monoatomic lines
以LaAlO_3为原型材料，研究了极性高k材料与Si（001）-（2X_1）重构表面的界面。的接口的建设是基于先前的生长的金属线，然后氧化，其稳定性对氧覆盖进行了研究。密度泛函理论框架内的电子结构计算有助于建立界面和理解其键合结构。此外，我们计算了1.9 eV的导带偏移，符合电子应用的要求。研究结果可为界面处理提供指导。
2006-12-21 cond-mat.mtrl-sci
Predicting the thermodynamic stability of perovskite oxides using machine learning models
过氧化物材料在许多技术相关的应用中已经变得普遍存在，范围从固体氧化物燃料电池中的催化剂到太阳能光电池中的光吸收层。热力学相稳定性是一个关键参数，其广泛地控制材料是否预期是可合成的，以及它是否可以在某些操作条件下降解。可以使用密度泛函理论（DFT）计算相稳定性，但是显著的计算成本使得当筛选大量可能的化合物时，这种计算潜在地是禁止的。在这项工作中，我们开发了机器学习模型，使用超过1900个DFT计算的钙钛矿氧化物能量的数据集来预测钙钛矿氧化物的热力学相稳定性。相稳定性使用凸包分析来确定，其中凸包上方的能量（Ehull）提供稳定性的直接度量。我们基于元素属性数据生成了一组791个特征，以与每种钙钛矿化合物的Ehull值相关联。对于分类，额外的树算法实现了最佳的预测精度0.93（+/- 0.02），F1得分为0.88（+/- 0.03）。对于回归，省去20%的交叉验证测试与核岭回归实现了交叉验证预测Ehull值和DFT计算之间的最小均方根误差（RMSE）为28.5（+/- 7.5）meV/atom，交叉验证能量的平均绝对误差（MAE）为16.7（+/- 2.3）meV/atom。我们通过预测训练集中不存在的化合物的稳定性进一步验证了我们的模型，并证明了我们的机器学习模型是一种快速有效的方法，可以获得广泛的钙钛矿氧化物稳定性的定性有用指导，可能会影响各种技术应用中的材料设计选择。
2018-06-04 cond-mat.mtrl-sci
The effects of intrinsic local distortions vs. dynamic thermal motions on the stability and band gaps of cubic oxide and halide perovskites
角共享ABX $_3$钙钛矿长期以来在固态化学和凝聚态物理中具有突出的特征。尽管如此，对它们的两个主要亚族卤化物和氧化物的共同理解还没有完全发展。实际上，与具有单个重复基序的化合物（“单晶”）的情况不同，某些立方钙钛矿可以表现出局部基序的非热分布（“多晶网络”）。这种固有变形可以包括位置自由度。与热运动不同，这种固有的畸变不会时间平均为零。本研究比较了氧化物和卤化物钙钛矿的电子结构特征，从内能的DFT最小化描述的本征多晶型网络开始，继续使用AIMD有限温度热无序。我们发现（i）不同的氧化物与卤化物ABX $_3$化合物采用不同的能量降低畸变模式。DFT计算的SrTiO $_3$的对分布函数（PDF）与最近测量的PDF一致。(ii)在氧化物和卤化物中，这种固有的畸变导致相对于单晶结构的带隙蓝移。(iii)对于氧化物钙钛矿，从多晶结构开始的高温AIMD模拟显示，热致畸变可导致带隙红移。(iv)相反，对于立方CsPbI $_3$，本征畸变和热畸变都有助于带隙蓝移，前者，本征效应占主导地位。(v)在氧化物SrTiO $_3$和CaTiO $_3$中（但不在卤化物中），八面体倾斜导致出现明显的$Γ$ - $Γ$直接带隙分量，作为公知的间接R- $Γ$带隙的第二谷最小值。理解氧化物与卤化物钙钛矿上的这种本征效应与热效应具有设计目标电子特性的潜力。
2021-08-30 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Giant Polarization and Abnormal Flexural Deformation in Bent Freestanding Perovskite Oxides
最近实现的钙钛矿型氧化物提供了一个独特的平台，以探测二维氧化物的新特性。在这里，我们观察到一个巨大的挠曲电响应在独立的BiFeO 3和SrTiO 3在其弯曲状态所产生的应变梯度高达4x 10 e7/m，这表明一个有前途的方法实现极大的极化。此外，一个实质性的可逆变化的厚度被发现在弯曲的独立BiFeO 3，这意味着一个不寻常的弯曲膨胀/收缩和厚度依赖泊松比在这个铁电膜，以前从未见过的晶体材料。我们的理论模型表明，这种前所未有的膜内的弯曲变形是由于挠曲压电相互作用。这一发现揭示了有趣的纳米机电性能，并为它们在柔性纳米机电系统中的实际应用提供了指导。
2020-09-07 cond-mat.mtrl-sci
Strong Performance Enhancement in Lead-Halide Perovskite Solar Cells through Rapid, Atmospheric Deposition of n-type Buffer Layer Oxides
在卤化铅钙钛矿器件堆叠上生长的薄（约10纳米）氧化物缓冲层对于保护钙钛矿免受机械和环境损坏至关重要。然而，有限的钙钛矿稳定性限制了可用于沉积氧化物覆盖层的处理方法和温度（<=110 ℃），后者限制了可实现的氧化物的电子性质。在这项工作中，我们证明了现有方法的替代方案，可以在不真空的情况下在<1分钟内生长具有所需厚度的无针孔TiOx（x = 2.00+/-0.05）膜。该技术是大气压化学气相沉积（AP-CVD）。快速但柔软的沉积使得>=180 °C的生长温度能够用于涂覆钙钛矿。这比目前的方法高出>=70 °C，并导致更导电的TiOx膜，将太阳能电池效率提高> 2%。同样地，当AP-CVD SnOx（x ~ 2）在钙钛矿上生长时，对下面的钙钛矿也有最小的损伤。SnOx层是无针孔和保形的，这减少了器件中的分流，并将稳态效率从16.5%（无SnOx）提高到19.4%（60 nm SnOx），填充因子达到84%。这项工作表明，AP-CVD是一种在热敏材料上生长氧化物的通用技术。
2019-12-20 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Electronic Structure Descriptors for CO$_2$ Conversion Activity in Perovskite Oxides
Kyungpook National University（庆北大学）
本研究通过电子结构描述符揭示钙钛矿氧化物中CO₂转化活性与未占据TM 3d带中心、电荷转移能及带宽比W₃d/W₂p的负相关，并利用BFS方法得到仅依赖W₃d/W₂p的拟合方程，成功筛选出La₂CoGaO₆等有前景的候选材料。
2026-10-08 cond-mat.mtrl-sci
Multiple structural transitions driven by spin-phonon couplings in a perovskite oxide
自旋-声子相互作用是许多有趣现象的核心，从超导到磁电效应。然而，它们被认为对大多数材料的结构行为具有可忽略的影响。例如，磁性钙钛矿氧化物经常经历伴随着磁性特征的结构转变，其微小性表明潜在的自旋-声子耦合在很大程度上是无关紧要的。在这里，我们提出了一个例外，这条规则，表明新的效果可以发生的后果。我们的第一性原理计算表明，自旋-声子相互作用是必不可少的再现磁电多铁性BiCoO $_{3}$的相图上的实验观察。此外，我们预测，在压缩下，这些耦合导致前所未有的温度驱动的双重入序列的铁电转变。我们提出了如何修改BiCoO $_{3}$通过化学掺杂重现这种惊人的效果在环境条件下，从而产生有用的多功能性。
2016-12-13 cond-mat.mtrl-sci
Tailored surfaces of perovskite oxide substrates for conducted growth of thin films
氧化物电子学依赖于外延氧化物薄膜的可用性。ABO3钙钛矿化学成分的极端灵活性及其所涵盖的广泛特性激发了科学家的创造力，并使钙钛矿成为先进技术的功能材料。此外，在不同的钙钛矿之间的界面处发现了新兴的性质，这些性质不能根据相邻外延层的性质来预期。所有梦想中的新前景都需要使用合适的衬底进行外延生长。Percent单晶是这项活动的主力，理解和控制它们的表面性质变得至关重要。在本教程中，我们将主要集中在ABO 3钙钛矿衬底的表面的形貌和组成的影响上的生长机制和外延生长的薄膜的性能。由于SrTiO_3是最常用的衬底，我们将主要集中在描述目前对它的理解和成就。其他钙钛矿衬底（LaAl_3，LSAT和DySc_3）的说明性例子也将包括在内。我们将表明，不同的化学终端可以存在于用于生长的表面上，我们将审查所采用的方法，以选择最合适的一个特定的增长，例如，定制最终最外层的外延层，或诱导自排序工程师的远程纳米级图案的化学终端。我们将通过低维有机和无机结构的生长来证明这种知识的能力。
2014-03-29 cond-mat.mtrl-sci
Geometric Ferroelectricity in Fluoro-Perovskites
我们用第一性原理计算研究了ABF 3氟钙钛矿中铁电不稳定性的存在和起源。我们发现，许多氟钙钛矿具有铁电不稳定性，在其高对称性的立方结构，这是类似的幅度，通常发现在氧化物钙钛矿。然而，与氧化物相反，氟化物具有名义玻恩有效电荷，表明不稳定性的不同机制。我们发现，不稳定性源于离子尺寸效应，因此在大多数情况下，在很大程度上不敏感的压力和应变，再次在氧化物钙钛矿。一个例外是NaMnF 3，其中与具有相等的面内晶格常数的衬底匹配的相干外延应变使体Pnma结构不稳定，导致铁电性，并且实际上是多铁性，具有不寻常的极化/应变响应的基态。
2013-11-10 cond-mat.mtrl-sci
