Microscopical derivation of Ginzburg-Landau-type functionals for alloys and their application to studies of antiphase and interphase boundaries
本文用上述的集团方法将非均匀合金自由能的Ginzburg-Landau梯度展开推广到序参量不小且成分变化的情况。所得结果与唯象相场方法中的表达式有许多重要的差别。微分方程的局部值的浓度和序参量内的反相或相间边界（APB或IPB）推导。应用这些方程研究了相变线附近APBs的偏析、三临界点附近APBs和IPBs的结构、单序参数和多序参数下的预湿和湿态APBs以及L1 $_0$和L1 $_2$型序下APBs各向异性的影响。
2002-06-13 cond-mat.mtrl-sci
Spacing Homogenization in Lamellar Eutectic Arrays with Anisotropic Interphase Boundaries
我们分析了相间边界的各向异性的影响的动态层状共晶凝固前沿，在限制片层间距沿包络线变化缓慢。在各向同性的情况下，已知的是，间距服从扩散方程，这可以通过以下两个假设从理论上获得：（i）层片总是垂直于锋面的大尺度包络线生长，以及（ii）将层片间距和锋面温度联系起来的杰克逊-亨特定律在局部仍然有效。对于各向异性的边界，我们取代假设（i）的对称模式近似，这是最近被发现产生良好的预测层状生长方向存在的界面各向异性。我们得到了倾斜层流的广义Jackson-Hunt定律和锋面包络的演化方程。后者包含一个传播项，如果初始层状阵列是倾斜的温度梯度的方向。然而，传播波模式的传播速度被发现是小的，所以前面的动态可以合理地描述由扩散方程与扩散系数，相对于各向同性的情况下修改。
2021-01-04 cond-mat.mtrl-sci
Atomistic modeling of metal-nonmetal interphase boundary diffusion
本研究通过原子模拟探究Al-Si相界的结构与扩散特性，发现界面诱导再结晶机制、界面断错可加速扩散，且相界扩散机制与金属晶界类似，为金属-陶瓷界面研究提供原子尺度依据。
2023-08-22 cond-mat.mtrl-sci
Stability and low-energy orientations of interphase boundaries in multiaxial ferroelectrics: Phase-field simulations
不同铁电相的共存使其宏观性能具有可调性，并在压电换能器和非易失性存储器等领域有着广泛的应用。在这里，我们开发了一个热力学模型来预测铁电体中不同相之间的边界的稳定性和低能取向。以锆钛酸铅和铁酸铋为例，我们表明，低能量的界面相界的取向在很大程度上取决于最小化的静电能和弹性能。采用相场模拟方法分析了界面能与静电能和弹性能之间的竞争。我们的模拟结果表明，晶体对称性的降低可能会发生由于两个阶段之间的电气和机械的不相容性，这可以用来解释实验观察到的低对称性相近morphotropic相边界。我们的工作为理解和控制多功能铁电材料中的相界面提供了理论基础。
2022-01-25 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Spin Waves, Phase Separation, and Interphase Boundaries in Double Exchange Magnets
我们研究了一个经典的双交换磁铁与直接反铁磁超交换耦合，J，局域自旋之间。结果表明，铁磁基态的失稳与增加J导致相分离，后者总是抢占自旋波不稳定性（磁振子谱软化）。实验还发现，样品的铁磁区和反铁磁区的分界线往往是突变的。
2002-10-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
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
Atomistic modeling of the structure and diffusion processes at Al(110)/Si(001) interphase boundaries obtained by vapor deposition
本文通过分子动力学模拟研究了Al(110)/Si(001)相界的原子结构与扩散行为，发现错配位错主导界面短路扩散并导致显著各向异性，且扩散速率高于Al(111)/Si(111)界面。
2024-12-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
AB-Type Dual-Phase High-Entropy Alloys as Negative Electrode of Ni-MH Batteries: Impact of Interphases on Electrochemical Performance
本文对比研究两种AB型高熵合金在Ni-MH电池中的循环储氢性能，揭示双相结构及相界面通过提供氢通道与成核位点显著提升活化速率、降低阻抗并提高放电容量。
2024-05-09 cond-mat.mtrl-sci
Spatially modulated morphotropic phase boundaries in a compressively strained multiferroic thin film
University of Southern California（南加州大学）；University of Michigan, Dearborn（密歇根大学迪尔伯恩分校）；University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；Cornell University（康奈尔大学）
研究发现压缩应变铁电体薄膜中存在两种相界，通过多模态衍射电子显微镜观察到有序双相界和新类型的锯齿状相界，揭示了相界形成与Landau和弹性能量平衡的关系。
2026-03-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Machine-Learning-Guided Insights into Solid-Electrolyte Interphase Conductivity: Are Amorphous Lithium Fluorophosphates the Key?
Bakar Institute of Digital Materials for the Planet, UC Berkeley（加州大学伯克利分校巴卡尔数字材料行星研究所）；Materials Sciences Division, Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室材料科学部）；Department of Materials Science and Engineering, National University of Singapore（新加坡国立大学材料科学与工程系）
研究通过机器学习和生成结构预测探讨了非晶锂氟磷酸盐的导电性，发现其在室温下具有较高的导电性和低激活能，提出非晶混合阴离子相作为SEI中的潜在导电介质。
2025-12-13 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
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
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
Segregation competition and complexion coexistence within a polycrystalline grain boundary network
界面偏析可以稳定晶粒结构，甚至导致晶界化合物转变。然而，了解这种现象的复杂性，在多晶材料是有限的，因为大多数研究集中在双晶体的几何形状。在这项工作中，我们研究界面偏析和随后的复合过渡多晶Cu-Zr合金使用混合Monte Carlo/分子动力学模拟。在中等温度下，当Zr掺杂剂添加到纯Cu多晶中时，观察到晶粒尺寸或结构没有显著变化，其中晶界偏析是主要行为。在边界网络内的偏析是不均匀的，与一些边界具有局部浓度是一个数量级大于全局值和其他几乎没有偏析，和物理参数的变化，如边界自由体积和能量被发现与掺杂剂浓度相关。此外，另一种合金样品在较高的温度下进行了研究，以探测界面结构中广泛转变的发生，其中原始有序边界的显著部分转变为无定形络合物，表明多种络合物类型共存，每种络合物类型都具有它们自己的边界化学组成分布。总体而言，这项工作突出了界面偏析和复合结构可以在多晶网络中是多样的。本文所示的研究结果补充了现有的单个界面的计算和实验研究，并有助于为解开现实微观结构中界面结构的复杂性铺平道路。
2021-06-30 cond-mat.mtrl-sci
Translational boundaries as incipient ferrielectric domains in antiferroelectric PbZrO3
该研究利用像差校正 STEM 在 PbZrO3 单晶中发现平移边界对应“上—下—上”亚铁电相，并聚集形成嵌入反铁电基体的极性条纹畴。
2022-11-16 cond-mat.mtrl-sci
Removing grain boundaries from three-dimensional colloidal crystals using active dopants
利用计算机模拟，我们探讨了如何晶界可以从三维胶体晶体中去除掺杂一小部分的活性胶体。我们表明，足够的自我推进，该系统被驱动到一个晶体流体共存。在这种相分离状态下，活性掺杂剂变得可移动并自发地聚集在晶界处。由此产生的表面熔化和畴的再结晶导致晶界随时间的运动，并导致形成大的单晶。然而，当自推进力太低而导致相分离时，我们没有观察到晶粒生长的显著增强。
2016-03-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Charged domain walls in BaTiO$_3$ crystals emerging from superdomain boundaries
本研究通过原位光学观测BaTiO₃单晶电场极化过程，揭示瞬态超畴边界转化为带电畴壁的机制，并结合Wechsler-Lieberman-Read理论解释畴形成过程，明确补偿电荷输运与超畴壁、相界运动的关联。
2023-01-09 cond-mat.mtrl-sci
Water Phase Diagram from a General-Purpose Atomic Cluster Expansion Potential
CIC nanoGUNE（纳米古恩研究中心）；Ikerbasque, Basque Foundation for Science（伊克尔巴斯基，巴斯克科学基金会）
本研究利用ACE势计算水的相图，通过DFT训练和OPES方法，准确再现了主要冰晶型的稳定性区域，并揭示了冰III的亚稳态特性。
2026-01-19 cond-mat.mtrl-sci
Preferred corrosion pathways for oxygen in Al2Ca-twin boundaries and dislocations
随着对氧沿剩余晶体缺陷扩散的持续讨论，由于其快速且钝化的氧化物形成，很难研究含Al金属间化合物材料中的这种现象。我们在这里报告的观察增强沿晶体缺陷，即位错和孪晶界，在C15 Al 2 Ca Laves相和氧的存在下如何诱导这些缺陷的结构变化。三个主要阶段进行了鉴定和结构特征的像差校正，原子分辨率扫描透射电子显微镜，分析能量色散X射线光谱和电子能量损失谱。与C15体相不同，孪晶界和位错转变为几个纳米宽的非晶相，其贫Al和Ca但高度富集氧。位错甚至表现出非晶相与简单的富Al的Al fcc相共存。该A1相仅消耗Ca，而不消耗Al（Al保持体浓度），并且还富含氧。富Al的A1相与C15基体共格。电子能量损失谱显示非晶相为Al2O3.因此，我们表明，作为第一个研究之一，沿晶体缺陷，特别是也在孪晶界的氧扩散，可以诱导沿自身形成的非晶氧化物。当材料在高温下塑性形变过程中暴露于空气中时，必须考虑应变缺陷处氧致转变的识别。
2022-08-09 cond-mat.mtrl-sci
Dynamic interfaces in an organic thin film
有机薄膜中相和畴之间的低维边界在电荷输运和复合中是重要的。在这里，在有机薄膜，吖啶-9-羧酸（ACA）在Ag（111）的界面边界的波动，已经实时可视化，并定量测量，使用扫描隧道显微镜。边界通过分子交换而波动，在室温下交换时间常数为10-30 ms，产生长度模式波动，对于小于~100 Hz的频率，该波动应产生特征f-1/2特征。虽然ACA具有高度各向异性的分子间相互作用，但它形成形状紧凑的岛，具有晶体学上不同的边界，具有基本相同的热力学和动力学性质。修改后的对称性的物理基础示出从显着不同的基板相互作用引起的连续分子在凝聚相交替取向。在格子气模型中描述这一附加的相互作用集合导致有效的多组分行为，如在Blume-Emery-Griffiths（BEG）模型中，并且可以直接再现实验观察到的各向同性行为。一般的多组分的描述允许域的形状和边界的波动，以调整从各向同性到高度各向异性的分子间相互作用和分子-衬底相互作用之间的平衡。关键词：有机薄膜，涨落，STM，分子相互作用，扩散动力学，相共存
2008-11-12 cond-mat.mtrl-sci
Nonequilibrium free-energy calculation of phase-boundaries using LAMMPS
我们提出了一个指南来计算经典系统的相边界，使用动态克劳修斯-克拉珀龙积分（dCCI）的LAMMPS（大规模原子/分子大规模并行模拟器）代码内的方法。dCCI方法的优势在于它使用相对较短的单一非平衡模拟提供了跨越广泛热力学状态的共存曲线。我们描述了国家的最先进的非平衡自由能的方法，使我们能够计算吉布斯自由能在很宽的压力和/或温度的区间。我们详细介绍了dCCI方法，讨论了它在LAMMPS包中的实现，并提供了源代码，脚本，以及辅助文件。作为一个说明性的例子，我们确定了硅的相图的范围内的压力覆盖从0到15 GPa和温度低至400 K的液相，以获得相边界和三相点之间的金刚石，液体和β-Sn相。
2021-12-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Nanoscale ferroelectricity in pseudo-cubic sol-gel derived barium titanate -- bismuth ferrite (BaTiO$_3$-BiFeO$_3$) solid solutions
采用柠檬酸和乙二醇辅助溶胶-凝胶法制备了钛酸钡-铁酸铋（（1-x）BaTi $_3$ -（x）BiFe $_3$，BTO-BFO）固溶体。根据掺杂剂的含量，样品的特征在于由四面体，四方-伪立方，伪立方和菱面体结构的拉曼光谱和XRD测量证实。BFO含量的增加导致晶胞参数的降低，伴随着晶胞的极性畸变的降低，其中平均粒度从60 nm增加到350 nm。X-射线衍射分析表明，该化合物的晶体结构没有极性畸变，但具有假立方结构，具有非零的压电响应。讨论了所观察到的不可忽略的压电响应的起源，假设纳米级的极性和非极性相的共存归因于具有高BFO含量的固溶体。具有极性和非极性特征的纳米尺度区域的共存被认为是增加相关化合物中的宏观压电响应的关键因素，这是由于畴壁和相边界的流动性增加。
2020-11-25 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial checkerboard arrangement of nanorods in ZnMnGaO4 films studied by x-ray diffraction
利用同步辐射X射线衍射研究了在MgO（001）衬底上外延生长的ZnMnGaO 4薄膜的纳米结构特性。ZnMnGaO 4薄膜由自组装棋盘（CB）结构组成，具有完美对齐和规则间隔的垂直纳米棒。CB结构的正交相和旋转四方相的晶格参数使用在尖晶石结构的各种对称和非对称反射周围测量的倒易空间图的H-K、H-L和K-L截面来分析。我们表明，在相边界的原子位移的对称性提供了两个域类型的膜的体积内的相干共存的手段。
2008-04-11 cond-mat.mtrl-sci
Correlation between structure and Rayleigh parameters in the lead-free piezoceramic (1-x)Ba(Ti0.88 Sn0.12)O3-x(Ba0.7Ca0.3)TiO3
在室温下对无铅压电陶瓷（1-x）（BaTi0.88Sn0.12）-x（Ba0.7Ca0.3）TiO 3进行了组分相关的瑞利和结构分析。当x > 0.21时，体系为四方晶系（P4 mm）;当x < 0.13时，体系为三方晶系（R3 m）;瑞利分析表明，不可逆的贡献，介电响应的增强在单相正交组合物中的R3 m-Amm 2和Amm 2-P4 mm相边界附近，而不是在表现出相共存的组合物（x = 0.12和0.22）。我们还发现了该系统的不可逆瑞利参数和矫顽场之间的对应关系。
2017-09-19 cond-mat.mtrl-sci
Anomalies Of Phase Diagrams And Physical Properties Of Antiferrodistortive Perovskide Oxides
综述了转磁（RM）、转电（RE）和磁电（ME）耦合对反铁畸变（AFD）钙钛矿氧化物相图和性能的影响。我们考虑的主要例子是典型的AFD钙钛矿，如早期铁电体EuTiO 3，SrTiO 3，EuxSr 1-xTiO 3，多铁性BiFeO 3和Bi 1-xRxFeO 3（x = La，Nd）。在Landau-Ginzburg-Devonshire（LGD）理论的框架下，揭示了RM、RE和ME耦合对体系的物理性质和相图（包括反铁磁相、铁电相和结构AFD相）的强烈影响，以及对新型（双相和三相）多铁性相的预测。在综述中，我们特别关注（a）在EuTiO 3中诱导FM（FE）相的可能性（以及在其他顺电AFM氧化物中）通过施加电（b）EuxSr 1-xTiO 3纳米系统中的尺寸效应和新相的分析，其中LGD预测在低温下存在三重AFD-FE-FM（AFM）相;（c）在非铁电SrTiO_3的反相畴界、结构孪壁、表面和界面附近，由于挠曲电和旋转致伸缩效应而出现反常的自发极化和热释电;（d）在薄应变EuxSr 1 - 10中出现具有面内FE极化的低对称性单斜相。xTiO_3薄膜及其在宽温度范围内的稳定化，通过AFD氧八面体倾斜，由于挠曲电和旋转致伸缩耦合;（e）讨论一个惊人的强大规模--在BiFeO_3致密陶瓷中，由于晶界耦合作用和晶界间积累的弹性应力的共同作用，导致AFM转变温度的升高。
2018-07-04 cond-mat.mtrl-sci
BaTiO3 thin films as transitional ferrroelectrics with giant dielectric response
接近相变（PT）通常是铁电体中最大介电常数的原因。使用温度作为控制参数以达到这些大响应的不切实际性已经促使在显著低于顺电-铁电临界温度的温度（通常为室温）下设计具有不同极性相之间的相边界的固溶体。接近这些PT的平坦能量景观在外部刺激下引起偏振旋转，这是迄今为止最好的压电材料及其巨大市场的原因。但是这种方法需要复杂的化学过程来实现温度无关的PT边界，并且通常涉及含铅化合物。在这里，我们报告说，这样的桥接状态是可能的薄膜的化学简单的材料，如钛酸钡。共存的四方晶系，正交晶系和他们的桥接低对称性相被证明是负责连续的垂直极化旋转，重新创建一个涂抹在-过渡态，并导致巨大的温度无关的介电响应。这些特征不同于单晶、多畴晶体、陶瓷或弛豫铁电体，需要不同的描述。我们相信，其他材料可以以类似的方式设计，形成一类铁电体，其中也包括MPB固溶体，我们建议硬币作为过渡铁电体。
2019-07-23 cond-mat.mtrl-sci
Distinct Suppression Mechanisms of Superconductivity by Magnetic Domains and Spin Fluctuations in EuFe2(As1-xPx)2 superconductors
Chongqing University（重庆大学）；Southeast University（东南大学）；Xinxiang University（新乡大学）；Shanghai University（上海大学）
研究揭示了磁畴和自旋涨落对EuFe2(As1-xPx)2超导体超导性抑制的差异机制，通过实验确定了不同条件下抑制效应的来源。
2025-12-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Crystal chemistry of three-component white dwarfs and neutron star crusts: phase stability, phase stratification, and physical properties
本文对五种不同的三元核系进行了系统的多组分晶体结构的研究，这些核系都是在可极化的电子背景下形成的，它们代表着吸积的中子星壳和某些白矮星。候选结构通过遗传算法“繁殖”，并且在线性响应（高斯-费米）电荷筛选的假设下在恒定压力下优化。随后的相平衡计算揭示了八个不同的晶体结构的$T=0$体相图，其中五个是复杂的多元结构之前没有预测的紧凑对象天体物理学。频繁的实例几何相似，但组成不同的阶段，深入了解系统的结构偏好与成对汤川相互作用，包括和扩展到制度的低密度胶体悬浮液在实验室中。作为这些主要结果的应用，我们自洽耦合的相稳定性问题的方程的自引力，流体静力学稳定的白矮星，具有固定的整体组成。据我们所知，这是第一次尝试将复杂的多元相纳入平衡相分层图和质量-半径-组成依赖关系，这两个都是针对He-C-O和C-O-Ne白矮星报道的。有限厚度的界面相（“界面相”）出现在单组分体心立方晶体区域之间的边界处，其中一些具有比立方晶体更低的晶格对称性。第二个应用--白矮星中重核的准静态沉降--建立在我们的平衡相分层方法的基础上。这种非平衡方法的测试揭示了额外的阶段，发挥作用的瞬态主机相的沉降物种。
2015-08-19 astro-ph.HE astro-ph.SR cond-mat.mtrl-sci
