An efficient and reliable growth method for epitaxial complex oxide films by molecular beam epitaxy
过渡金属氧化物异质结构和界面具有多种激发量子相，并且可以通过利用$in$ $situ$反射高能电子衍射（RHEED）的强度振荡以原子级精度生长。然而，在复杂氧化物膜的生长校准中建立稳定的振荡模式是非常具有挑战性和耗时的。在这里，我们开发了一个更有效和可靠的复杂的氧化物薄膜，使用分子束外延生长校准方法。
2017-06-19 cond-mat.mtrl-sci
Morphological evolution and surface/interface Fe-oxide formation in epitaxial Fe(001)/MgO(001) thin film
本研究利用电子束蒸发在MgO(001)衬底上生长外延Fe薄膜，通过同步进行RHEED与TM测量，分别监测了薄膜的结构与形貌演变。
2024-01-10 cond-mat.mtrl-sci
Chemical-etch-assisted growth of epitaxial zinc oxide
我们使用实时光谱偏振观测的生长和由此衍生的化学模型，开发一种方法，生长致密，二维氧化锌外延蓝宝石上的金属有机化学气相沉积。在气相中形成的颗粒状氧化锌有利地用作沉积源。我们的实时数据提供了明确的证据表明：需要种子层;沉积不需要的ZnO部分;但这些部分可以通过在短时间内的净沉积和蚀刻之间循环来去除。沉积和蚀刻之间的过渡发生在锌前体浓度仅相差13%的情况下。通过考虑所涉及的化学过程来理解这些过程。
2009-10-12 cond-mat.mtrl-sci
First-principles study of ferroelectric oxide epitaxial thin films and superlattices: role of the mechanical and electrical boundary conditions
本文综述了铁电氧化物外延薄膜和多层膜的第一性原理研究的最新进展。我们详细讨论了机械和电气边界条件的关键作用，为读者提供了一个简单而直观的理解在许多纳米结构的铁电性能的演变的基本背景。更进一步，我们还强调了这个令人兴奋的领域或研究中有前途的新途径和未来的挑战。
2007-11-27 cond-mat.mtrl-sci
Anti-damping spin transfer torque through epitaxial Nickel oxide
制备了高质量的MgO（001）[100]/Pt（001）[100]/NiO（001）[100]/FeNi/SiO2外延薄膜，研究了NiO反铁磁绝缘层中的自旋输运。通过自旋霍尔效应从Pt注入自旋电流下的FeNi的铁磁共振测量揭示了铁磁共振线宽的变化取决于自旋电流注入的量。结果可以解释为存在通过NiO的角动量转移。我们在外延NiO中观察到的高效角动量转移可以归因于注入自旋电流的反铁磁磁矩和自旋量子化轴的明确取向。
2015-02-12 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
Reversible tuning of magnetocaloric Ni-Mn-Ga-Co films on ferroelectric PMN-PT substrates
通过机械应力调节热薄膜的功能特性是当前的高度兴趣。特别地，期望可控的磁化或转变温度以改善磁热装置中的可用性。在这里，我们提出的结果外延磁热Ni-Mn-Ga-Co薄膜的铁电Pb（Mg $_{1/3}$ Nb $_{2/3}$）$_{0.72}$ Ti $_{0.28}$ O $_3$（PMN-PT）衬底。利用X射线衍射测量，我们表明，通过施加电场在衬底中引起的应变可以转移到薄膜，导致晶格参数的变化。我们研究的后果，这种应变的磁性薄膜的温度和电场依赖的测量。我们没有观察到马氏体相变温度的变化，但在奥氏体状态下，我们归因于这种变磁性Heusler合金的内在磁不稳定性的磁化强度的可逆变化。
2017-07-27 cond-mat.mtrl-sci
Tunable polymorphism of epitaxial iron oxides in the four-in-one ferroic-on-GaN system with magnetically ordered α-, γ-, ε-Fe2O3 and Fe3O4 layers
半导体材料和磁性材料的杂化被认为是潜在的适用于新型功能自旋电子器件的设计。本文报道了四种磁性有序氧化铁相（Fe_3 O_4，γ-Fe_2 O_3，α-Fe_2 O_3和最奇异的亚稳ε-Fe_2 O_3）在GAN（0001）表面以纳米尺度单晶膜的形式外延稳定化。在广泛用于电子器件制造的GAN半导体衬底上，在相同的单靶激光MBE技术工艺中，证明了多达四种明显不同的氧化铁相的外延生长。所讨论的铁氧化物属于一类简单的磁性材料，具有丰富的物理性质，包括Fe_3O_4和α-Fe_2O_3的Verwey和Morin相变以及介稳硬磁ε-Fe_2O_3铁氧体的多铁性。从基本观点来看，外延生长过程中特定相的成核背后的物理原因值得关注。本研究的实际方面是利用铁氧化物的可调多态性，用于创建可用于新型自旋电子器件的铁-半导体异质结构。本文采用多种实验技术，对GAN上单相氧化铁外延膜的表面形貌、晶体结构、电学和磁学性质进行了研究。一个全面的比较已经取得了相同的铁氧体材料的性能，在散装和纳米结构的形式由其他研究小组报告。
2017-12-15 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial Strain-Dependence of Band Gaps in Oxynitrides compared to Oxides
过氧化氢氮氧化物是一类很有前途的光催化分解水的材料，由于其小的带隙和适当对齐的带边。最近，外延应变氮氧化物开始引起人们的兴趣，由于工程的阴离子秩序和铁电畸变的可能性。然而，与氧化物相反，还没有研究过氮氧化物的带隙演化与外延应变。在这里，我们调查，使用密度泛函理论计算，外延应变对两种不同的氮氧化物的带隙的影响，并比较我们的结果与氧化物。相对于立方氧化物，其中压缩和拉伸应变的带隙变窄，我们发现，阴离子顺序导致非简并N \textit{2p}带已经在零应变，这导致相反的和阴离子顺序依赖于压缩和拉伸应变下的带隙的演变。此外，我们发现，在氮氧化物极性畸变增加的带隙高达1 eV的4%的应变，而对于氧化物的增加仅为约0.1 eV的相同量的应变。这种差异的原因是氮的离子半径较大，导致更大的铁电畸变和更强的带隙对畸变幅度的依赖性。这些结果意味着铁电畸变对光吸收是非常有害的，并且它们的抑制，例如高于临界温度，应该导致带隙的显著减小和可见光的增强吸收。
2018-06-06 cond-mat.mtrl-sci
Large magnetoelectric coupling in multiferroic oxide heterostructures assembled via epitaxial lift-off
外延过渡金属氧化物膜的应变相关功能特性可以通过衬底选择来显著地修改。然而，大的晶格失配阻碍了铁电衬底上的无位错外延生长，其应变状态被施加的电场改变。在这里，我们克服了这种失配的问题，通过沉积的外延膜的铁磁La0.7Sr0.3MnO3的晶格匹配SrTiO 3的单晶衬底上通过SrRuO 3，我们随后溶解的膜，允许无应变的La0.7Sr0.3MnO3的铁电衬底的0.68Pb（Mg 1/3 Nb 2/3）O3 0.32PbTiO 3在不同的晶体取向的转移。铁电畴切换，和伴随的铁电相变，产生大的非易失性的磁化强度的变化，介导的磁畴旋转在由微结构定义的位置-揭示通过高分辨率的矢量图的磁化强度从光电子显微镜数据构建，与X射线磁性圆二色性的对比。在未来，我们的方法可能会被利用来控制任何成分的位错自由外延膜的功能特性。
2020-06-02 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic and universal magnetocaloric behavior of rare-earth substituted DyFe0.5Cr0.5O3
本文报道了稀土元素（R=Gd，Er和La）部分取代Dy位对混合金属氧化物DyFe_（0.5）Cr_（0.5）O_3的磁性能和磁热性能的影响。结构研究表明，稀土元素部分取代Dy位对晶体结构的影响很小。磁性和热容量的研究表明，在121 K附近观察到的DyFe0.5Cr0.5O3的磁性转变保持不变，稀土替代，而较低的磁性转变温度被抑制/增强磁性/非磁性替代。在所有这些化合物中，二级性质的磁性转变证实了由Arrott图。与DyFe_（0.5）Cr_（0.5）O_3相比，磁性稀土替代使磁熵变和相对冷却功率增大，而非磁性稀土替代使磁熵变和相对冷却功率减小。在所有这些化合物中，磁熵变遵循磁场的幂律依赖性和指数n的值指示在反铁磁状态下的铁磁关联的存在。一个唯象的通用主曲线也构造了所有的化合物通过归一化的熵变与重新标度的温度使用一个单一的参考温度。该主曲线还重申了这种混合金属氧化物中磁性相变的二级性质。
2017-12-18 cond-mat.mtrl-sci
Experimental study of the interfacial cobalt oxide in Co3O4/a-Al2O3(0001) epitaxial films
本文报道了用氧辅助分子束外延法在α-Al_2 O_3（0001）单晶上生长的Co_2O_3薄膜的详细光谱和结构表征。实验结果表明，从沉积的早期阶段开始，随着厚度的增加，钴氧化物膜变得越来越无序。低能电子衍射图案表明，直到17埃的厚度，晶胞保持类似于a-Al 2 O3（0001）的晶胞，而在更大的厚度下，与Co 3 O 4（111）的图案一致的图案变得可见。X-射线光电子能谱学揭示的Co 2 p线的形状从3.4到17 A的钴氧化物厚度的突然变化，表明从界面的钴氧化物层向[111]取向的Co 3 O 4的过渡。特别是，在Co 2 p线的特征卫星峰的情况下，表明形成的三价，八面体协调，界面钴氧化物层在生长的早期阶段，确定为Co2 O3的结晶相。
2009-10-14 cond-mat.mtrl-sci
Hysteretic current-voltage characteristics and resistance switching at an epitaxial oxide Schottky junction SrRuO$_{3}$/SrTi$_{0.99}$Nb$_{0.01}$O$_{3}$
研究了在SrTi $_{0.99}$ Nb $_{0.01}$ O $_{3}$（Nb：STO）衬底上外延生长的SrRuO $_{3}$（SRO）薄膜的钙钛矿异质结的输运性质。SRO/Nb：STO界面的整流电流-电压（$I$ - $V$）特性与深功函数金属（SRO）和$n$型半导体（Nb：STO）组成的肖特基结一致。在$I$ - $V$特性中出现滞后，其中高电阻和低电阻状态分别由反向和正向偏置应力引起。电阻切换也通过施加1 $μ$ s - 10 ms持续时间的短电压脉冲来触发。
2004-11-18 cond-mat.mtrl-sci
The epitaxial-graphene/graphene-oxide junction, an essential step towards epitaxial graphene electronics
已经沉积氧化石墨烯（GO）薄片以桥接两个外延石墨烯电极之间的间隙以产生全石墨烯装置。电学测量表明，由于GO中的带隙，在石墨烯/氧化石墨烯结处存在肖特基势垒（SB）。发现势垒高度约为0.7 eV，并且在180 $^\circ$ C退火后降低，这意味着可以通过改变氧化程度来调节间隙。发现GO迁移率的下限为850 cm $^2$ /Vs，与硅相当。已经实现了图案化外延石墨烯的{ \it In situ}局部氧化。
2008-07-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial Oxide Thin Films with High Entropy and Anomalous Crystallinity
The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）；Virginia Polytechnic Institute and State University（弗吉尼亚理工大学）
本综述结合脉冲激光沉积的生长动力学与外延约束，聚焦岩盐型MgCoNiCuZnO等体系，揭示高熵氧化物薄膜异常结晶性的成因，为功能构型设计提供了新机遇。
2026-10-14 cond-mat.mtrl-sci
Giant magnetocaloric effect in magnetoelectric Eu1-xBaxTiO3
我们报告的磁熵变（Δ Sm）在磁电Eu 1-xTiO 3（x = 0.1- 0.9）。在x = 0.1的情况下，当电场变化为1（5）T时，-Δ Sm = 11（40）J/kg·K，是所有Eu基氧化物中最大的。Δ Sm来自场诱导的Eu 2+：4f 7局域化时刻的自旋熵的抑制。而-Δ Sm随x的增加而减小，-Δ Sm = 6.58 J/kg。在高自旋稀释组合物x = 0.9中观察到的K大于许多锰氧化物中的K。我们的研究结果表明，这些磁电体是潜在的候选人，低温磁制冷。
2013-11-17 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxially Stabilized Oxide Composed of Twisted Triangular-Lattice Layers
层状氧化物由于其高的可设计性而得到了广泛的研究。在这里，我们合成了一种新的氧化物作为外延薄膜的形式，通过脉冲激光沉积。薄膜表征，包括横截面和平面图透射电子显微镜证实，该膜是由扭曲的三角晶格的铑和铋层堆叠。我们预见，扭曲氧化物层的概念将开辟一条新的路线，设计进一步的功能层状氧化物。
2016-02-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Evolution of Insulator-Metal Phase Transitions in Epitaxial Tungsten Oxide Films during Electrolyte-Gating
氧化物和电解质之间的界面引起各种过程，例如静电电荷积累/耗尽和电化学反应，例如在电场下的嵌入/脱钙。在这里，我们直接比较典型的双电层晶体管的几何形状，采用${A}$ -位置空缺钙钛矿WO $_3$外延薄膜作为沟道材料和两种不同的电解质作为选通剂的操作。在选通期间进行的X射线衍射和沟道电阻的$\textit{In situ}$测量揭示，在这两种情况下WO $_3$薄膜通过多个相变达到新的金属状态，伴随着面外晶格常数的变化。电子从与离子液体的界面侧静电累积，而碱金属离子更均匀地嵌入到与聚合物电解质的膜中。通过比较掺杂载流子密度、晶格变形行为和相变时间常数，我们系统地证明了静电和电化学过程中的这种差异。
2016-08-11 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial Films and Devices of Transparent Conducting Oxides: La:BaSnO$_3$
本文综述La掺杂锡酸钡（La:BaSnO₃）外延薄膜的材料科学与器件物理进展，讨论低缺陷合成、输运特性与能带结构关联、光学特性及场效应晶体管与二维电子气应用潜力。
2024-08-27 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
Advanced materials for magnetic cooling:fundamentals and practical aspects
在过去的二十年里，磁热研究活动呈指数级增长，导致发现了包括金属间化合物和氧化物在内的广泛类别的材料。尽管发现所报道的材料在实验室规模上显示出优异的磁热性能，但其中只有一个有限的家族可以向工业水平升级，并作为磁冷却设备中的制冷剂。另一方面，在大多数的综述中，磁热材料通常是从绝热温度和熵变的角度来讨论的，这不足以对其大规模的适用性有更多的了解。本文综述了近年来报道的磁热材料的基本性质及其在功能器件中的热力学性能。综述的家族特别包括Gd 1-xRx合金，LaFe 13-xSix，MnFeP 1-xAsx和R1-xAxMnO 3基化合物。其他相关的实际方面，如机械稳定性，合成和腐蚀问题进行了讨论。此外，被认为是在控制的磁性和磁热性能的内部和外部参数起着至关重要的作用。为了再现所需的磁热参数，提出了一些实用的模型。最后介绍了旋转磁热效应和多层膜磁热效应的概念。
2020-12-15 cond-mat.mtrl-sci
Free-spin dominated magnetocaloric effect in dense Gd$^{3+}$ double perovskites
具有致密磁晶格的阻挫镧系氧化物由于其大的基态熵和抑制的有序温度而在低温制冷中具有潜在的基本兴趣，但通常受到短程关联的限制。在这里，我们提出的挫折fcc氧化物的例子，Ba $_2$ GdSbO $_6$和Sr $_2$ GdSbO $_6$和新的位置无序类似物Ca $_2$ GdSbO $_6$（[CaGd] $_A$ [CaSb] $_B$ O $_6$），其中磁热效应的影响最小的超交换（$J_1 \sim 10$ mK）。我们报告的晶体结构，使用粉末X射线衍射和体磁性能，通过低场磁化率和等温磁化测量。Gd化合物在2 K下在7 T的磁场中表现出高达-15.8 J/K/mol $_\textrm{Gd}$的磁熵变，与磁制冷中的标准Gd $_3$ Ga $_5$ O $_{12}$的-13.0 J/K/mol $_\textrm{Gd}$的值相比，过量20%。热容量测量表明，Ba $_2$ GdSbO $_6$和Sr $_2$ GdSbO $_6$在0.4 K以下缺乏磁有序，这表明通过液体4-He制度冷却。一个平均场模型是用来阐明的作用，主要是自由自旋行为的磁热性能的这些化合物相比，其他顶级性能的Gd基氧化物。双钙钛矿的化学柔性提高了进一步增强Gd $^{3+}$ fcc晶格中磁热效应的可能性。
2022-03-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Aluminum oxide nucleation in the early stages of atomic layer deposition on epitaxial graphene
采用原子力显微镜（AFM）和拉曼光谱（Raman）研究了在碳化硅（4H-SiC）表面单层外延石墨烯（EG）上直接原子层沉积（ALD）过程中氧化铝（Al2O3）的成核和生长机制。与对于其他类型的石墨烯通常观察到的相反，在EG的情况下观察到大且均匀密度的成核位点，并且归因于EG/SiC界面处缓冲层的存在。沉积过程的特征在于在非常早期的阶段中的Al2O3岛生长，随后在仅40个ALD循环之后由于岛聚结而形成连续的Al2O3膜（2.4 nm厚），以及随后的逐层生长。拉曼光谱分析表明ALD工艺对EG的缺陷密度和掺杂的影响很小。EG应变也几乎不受岛屿生长和合并的制度中的沉积，而一个显着的增加后，观察到一个紧凑的Al2O3膜的形成。所获得的结果对于需要集成超薄高k绝缘体的外延石墨烯的器件应用具有重要影响。
2020-07-28 cond-mat.mtrl-sci
How to enable bulk-like martensitic transformation in epitaxial films
本研究致力于不同的衬底和缓冲层材料的影响，在溅射沉积外延形状记忆Heusler合金的马氏体相变。为此，磁热Heusler合金Ni-Co-Mn-Al \cite{Teichert2015b}在MgO（001）、MgAl $_{2}$ O $_{4}$（001）和MgO（001）/V衬底上生长，这些衬底表现出与$-1.2\%$和$3.6\%$之间的Ni-Co-Mn-Al的晶格失配。由温度依赖的X射线衍射测量结果表明，形状记忆Heusler膜的最佳缓冲层不是具有最小晶格失配的缓冲层，而是具有最小杨氏模量和适度失配的缓冲层，因为弹性缓冲层可以在Heusler层的马氏体相变期间变形。此外，适度的晶格失配引起的外延应变不会显着改变马氏体相变温度。
2016-12-19 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial growth of complex oxides on silicon by enhanced surface diffusion in large area pulsed laser deposition
采用Twente Solid State Technology B. V.（TSST）公司开发的大面积脉冲激光沉积（PLD）装置，在技术相关的4”硅片上的氧化钇稳定的氧化锆（YsZ）/CeO 2缓冲层上生长了均匀的高度外延的LaSrMnO 3（LSMO）薄膜。我们研究并显示了一个额外的SrRuO 3缓冲层上的生长温度依赖的LSMO薄膜的结构和磁性能的影响的结果。随着在缓冲叠层顶部引入薄SrRuO 3层，LSMO膜在低至250 ℃的生长温度下显示出铁磁行为。我们建议，在这些低的生长温度下发生的LSMO的外延晶体生长可以被理解为通过改进的表面扩散，这确保了足够的表面物种的相互混合，形成正确的相。这种混合是必要的，因为与小规模实验相比，在4”晶片上收集了全部羽流，导致晶片上物质的成分变化通量。
2016-07-20 cond-mat.mtrl-sci
Strain engineering of epitaxial oxide heterostructures beyond substrate limitations
提出通过插入并调控超薄界面层的应变弛豫，在单一衬底上实现氧化物异质结构连续可调大应变，并在 BiFeO3 中获得连续 O-R-T 相变。
2021-01-29 cond-mat.mtrl-sci
Non-thermal fluence threshold for femtosecond pulsed x-ray radiation damage in perovskite complex oxide epitaxial heterostructures
当脉冲能量密度超过阈值时，来自自由电子激光的强硬X射线脉冲在钙钛矿氧化物外延异质结构中引起不可逆的结构损伤。使用一系列脉冲测量的来自SrTiO $_{3}$衬底上的25-nm厚外延BiFeO $_{3}$层的X射线衍射强度在9.7 keV光子能量下以2.7 × 10 - 6 $^{6}$光子$μ$ m $^{-2}$的每脉冲通量突然降低，但是对于1.3 × 10 - 15 $^{6}$光子$μ$ m $^{-2}$或更小保持恒定。该损伤导致焦斑区域内的BiFeO $_{3}$薄膜的破坏以及通过每个脉冲去除几十纳米的材料形成穿透到STO衬底中的深腔。损伤阈值发生在不足以将吸收体积加热到熔点的注量处。烧蚀样品的形态与断裂而不是熔化一致。总之，这些结果表明，通过与吸收体积的超快电离一致的非热过程发生的损伤。
2019-12-10 cond-mat.mtrl-sci
First-principles study of epitaxial strain in perovskites
使用由King-Smith和Vanderbilt [Phys. Rev. B { \bf 49}，5828（1994）]开发的第一原理方法的扩展，我们研究了面内外延应变对八种钙钛矿氧化物的基态结构和极化的影响：BaTiO $_3$，SrTiO $_3$，CaTiO $_3$，KNbO $_3$，NaNbO $_3$，PbTiO $_3$，PbZrO $_3$和BaZrO $_3$。此外，我们研究了非零正应力的影响。研究结果对预测钙钛矿氧化物薄膜和超晶格的结构和极化有一定的指导意义。
2005-06-29 cond-mat.mtrl-sci
Spin reorientation in tetragonally distorted spinel oxide NiCo$_2$O$_4$ epitaxial films
实验研究了具有垂直磁各向异性（PMA）的导电氧化物NiCo $_2$ O $_4$外延薄膜的室温磁性能。在不同温度下的磁矩和磁化强度的测量提供了明确的实验证据的自旋重取向转变，在该MA的变化从PMA的易锥磁各向异性（ECMA）在一定的温度（$T_{\rm{SR}}$）。ECMA通常在通过脉冲激光沉积和反应射频磁控溅射生长的膜中观察到，尽管$T_{\mathrm{SR}}$取决于生长方法以及条件。从$c$轴测量的锥角在$T_{\mathrm{SR}}$连续增加，并在最低测量温度5 K时接近45 - 50度的最大值。团簇模型计算表明，占据$T_d$位置的Ni $^{3+}$离子可能是ECMA的起源.磁性和基于团簇模型的计算结果均表明，ECMA是由于Ni $^{3+}$的反位分布引起的，这种反位分布可能是在薄膜生长过程中形成的.
2021-05-10 cond-mat.mtrl-sci
Film structure of epitaxial graphene oxide on SiC: Insight on the relationship between interlayer spacing, water content, and intralayer structure
在碳化硅上生长的多层石墨烯的化学氧化产生的膜表现出可再现的特性，横向均匀性，大面积的光滑度和可管理的化学复杂性，从而打开机会，以加速这种形式的氧化石墨烯膜的基本理解和技术应用。在这里，我们调查这些超薄氧化膜的垂直层间结构。X射线衍射、原子力显微镜和IR实验表明，多层膜表现出优异的层间配准，少量（<10%）的插层水，以及约9.35 μ m的出乎意料的大的层间分离。密度泛函理论计算表明，“氧化石墨烯膜中水少但层间距大”的明显矛盾可以通过考虑由碳层形成的多层膜来解释，该多层膜在纳米级上呈现非均匀氧化，其中非氧化和高度氧化的纳米-畴共存，并且其中在堆叠层的氧化区域之间捕获的少量水分子足以解释所观察到的大的层间分离。这项工作揭示了在碳化硅上生长的氧化石墨烯薄膜的垂直和层内结构，更一般地说，它提供了关于石墨烯/氧化石墨材料的层间间距，水含量和结构之间关系的新见解。
2014-03-18 cond-mat.mtrl-sci
Nanoscale self-templating for oxide epitaxy with large symmetry mismatch
使用扫描透射电子显微镜的直接观察揭示了一个有趣的界面双层，使无应变，单斜，青铜相VO 2（B）薄膜的钙钛矿SrTiO 3（STO）衬底上的外延生长。我们观察到一个高应变的VO 2（B）纳米畴与一个额外的（Ti，V）O2层上的TiO 2终止STO（001）表面上最好描述为一个双（2-3个单元电池）夹层。通过与STO衬底形成完全相干界面和与上面的无应变外延VO 2（B）膜形成半相干界面，界面双层使得两种材料能够外延连接，尽管它们具有大的对称性和晶格失配。
2016-09-26 cond-mat.mtrl-sci
Oscillatory Exchange Coupling and Positive Magnetoresistance in Epitaxial Oxide Heterostructures
在具有顺磁性$LaNiO_3$间隔层厚度的铁磁$La_{2/3}Ba_{1/3}MnO_3$层之间的交换耦合中的振荡已经在两种氧化物的外延异质结构中观察到。在RKKY模型中采用{ \it从头算}计算的$LaNiO_3$的能带结构，考虑到强电子散射的间隔内解释这种行为。反铁磁耦合超晶格表现出正的面内电流磁电阻。
2000-04-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Epitaxial growth of WO3 on r-plane sapphire by hot-filament metal-oxide deposition using CO2 as a precursor
Uppsala University（乌普萨拉大学）；Polestar Performance AB
研究以CO2为前驱体，用热丝金属氧化物沉积法在r面蓝宝石上外延生长WO3，获得0.25 nm/min低生长速率的薄膜，该薄膜可见光透明、3 eV以上波段高吸收
2026-10-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Solid phase epitaxial growth of the correlated-electron transparent conducting oxide SrVO3
采用固相外延法（SPE）从非晶层中晶化出具有高品质因数的SrVO 3薄膜，该薄膜可用作透明导体。使用SPE在SrTiO 3上结晶的外延SrVO 3膜对于60 nm厚的膜表现出2.5 × 10-5欧姆cm的室温电阻率、3.8的剩余电阻率比和0.5以上的可见光透射率。SrVO 3层在室温下使用射频溅射以非晶形式沉积，随后通过在受控气体环境中加热结晶。晶格参数和镶嵌角宽度的X射线反射从结晶的薄膜是一致的部分弛豫的应变导致的外延之间的不匹配SrVO 3和SrTiO 3。SPE的动力学的反射高能电子衍射研究表明，结晶发生通过热激活的结晶/非晶界面的传播，类似于SPE现象在其他钙钛矿氧化物。热力学计算的基础上密度泛函理论预测的温度和氧分压的条件下产生的SrVO 3相，并与实验相一致。在SPE中单独控制沉积和结晶条件为复杂几何形状和大面积透明导体的结晶提供了新的可能性。
2021-08-03 cond-mat.mtrl-sci
Electrical and acoustic self-oscillations in an epitaxial oxide for neuromorphic applications
开发可以导致人工神经元（神经轴突）和突触（忆阻器）的紧凑版本的材料是新生神经形态材料研究领域的主要愿望。振荡回路作为神经元是有趣的，它模仿动作电位的放电。我们提出了室温自振荡器件制作的半导体TbMnO 3的外延薄膜。我们发现，这些电振荡引起伴随的机械振荡，产生可听的声波，提供了一个额外的自由度与其他设备的接口。控制振荡的机制的固有性质产生了高度的控制和可重复性。在外延钙钛矿氧化物中获得这样的性质，开辟了将自振荡性质与其他压电、铁电或磁性钙钛矿氧化物的自振荡性质相结合的道路，以在紧凑的异质结构中实现混合神经电阻器-忆阻器功能。
2020-05-07 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
RHEED Studies of Epitaxial Oxide Seed-Layer Growth on RABiTS Ni(001): The Role of Surface Structure and Chemistry
用于涂覆导体的双轴织构化Ni带上的第一氧化物缓冲层（种子层）的外延沉积是取决于金属的原子表面条件的关键步骤。利用<100>原位反射高能电子衍射（RHEED）和俄歇电子能谱（AES）研究了{100}双轴织构Ni（001）表面和种子层生长。我们的观察结果是一致的形成的c（2 × 2）2-D的超结构，由于表面偏析的金属中所含的硫。我们发现，这种超结构可以有一个显着的影响，异质外延生长的氧化物种子层。特别地，表面超结构促进Y2 O3稳定的ZrO 2（YSZ）的（200）外延氧化物生长，这对于用于涂覆导体的高Jc超导膜的发展是必要的。
2001-06-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Epitaxial TiOx Surface in Ferroelectric BaTiO3: Native Structure and Dynamic Patterning at the Atomic Scale
铁电氧化物的表面和界面表现出增强的功能，因此可以作为新的纳米和量子技术的平台。与研究金属氧化物表面微妙的电化学机械平衡相关的实验和理论挑战阻碍了对其结构和行为的理解和控制。在这里，我们结合先进的电子显微镜和第一原理热力学方法，揭示了种子铁电钛酸钡的表面的原子尺度的化学和晶体结构。我们表明，该表面是由一个原生的< 2纳米厚的TiOx岩盐层与钛酸钡外延注册。使用电子束照射，我们成功地图案化人工氧化钛网站与亚纳米分辨率，通过诱导钡逃逸。因此，我们的工作提供了电化学机械的铁电表面行为的见解，除了可扩展的高分辨率的光束诱导化学光刻的方法，选择性地驱动表面相变，从而功能化金属氧化物表面。
2019-03-29 cond-mat.mtrl-sci
Competing misfit relaxation mechanisms in epitaxial correlated oxides
应变工程的功能特性在外延薄膜的强相关氧化物表现出八面体框架结构的阻碍缺乏足够的失配弛豫模型。在这里，我们提出了一个四阶段的分层发展的八面体框架扰动导致电子，弹性和八面体倾斜的能量之间的渐进不平衡在La0.7Sr0.3MnO3外延薄膜生长在SrTiO 3衬底上的实验证据。电子软化的Mn-O键附近的基板导致形成的界面层夹持到基板上的强烈退化的磁输运性能，即所谓的死层，而刚性八面体倾斜成为相关的在先进的生长阶段没有显着的影响电荷传输和磁有序。
2012-11-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Variable resistor made by repeated steps of epitaxial deposition and lithographic structuring of oxide layers by using wet chemical etchants
可变电阻器由具有钙钛矿晶体结构的外延SrRuO3（SRO）、La0.67Sr0.33MnO3（LSMO）和SrTiO3层构成。每一层通过平版印刷方法单独图案化。优化的湿化学蚀刻剂和有机溶剂中的几个抛光步骤允许后续层的良好外延，与原始衬底上的外延相当。高碘酸盐作为SRO的氧化剂和碘化物与抗坏血酸作为LSMO的还原剂被用来攻击这些化学抗性氧化物。最终的器件以与先前描述的用阴影掩模限定的可变电阻器类似的方式改变其电导。
2013-01-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Crystal Engineering and Ferroelectricity at the Nanoscale in Epitaxial 1D Manganese Oxide on Silicon
铁电氧化物由于其广泛的应用，特别是在非易失性存储器和隧道结等电子器件中的应用，引起了人们的广泛关注。因此，将这些材料单片集成到硅技术及其纳米结构中以开发替代的成本效益工艺是当前技术的中心点。在这项工作中，我们使用一种化学方法来获得一种新的Sr 1 +δ Mn 8 O 16（SMO）的锰氧化物纳米线薄膜在硅上。扫描透射电子显微镜结合晶体学计算揭示了一种晶体结构，包括锰锰矿和软锰矿单元共享其MnO 6八面体的边缘，导致沿c轴排列的三种类型的隧道，其中Sr原子的排序产生自然的对称性破坏。这种新的结构产生铁电性和压电性，如通过局部直接压电力显微镜测量所揭示的，其证实了SMO纳米线薄膜在室温下的铁电性质，并显示出22.6 pC/N的压电系数d33值。此外，我们证明了柔性垂直SMO纳米线可以收获和转换成电输出能量通过压电效应，表现出良好的可变形性和高界面复合。这项工作表明了在硅上集成1D锰氧化物的可能性，这是微电子器件生产之前的一个步骤。
2020-12-31 cond-mat.mtrl-sci
Conductance Model for Single-Crystalline/Compact Metal Oxide Gas Sensing Layers in the Non-Degenerate Limit: Example of Epitaxial SnO$_2$(101)
本文针对单晶/致密金属氧化物气体传感器建立了直接关联电导与表面静电势的解析模型，并通过外延SnO2(101)层的原位直流电阻与功函数测量验证了模型在非简并条件下的有效性。
2020-10-06 cond-mat.mtrl-sci
Suppression of Octahedral Tilts and Associated Changes of Electronic Properties at Epitaxial Oxide Heterostructure Interfaces
具有破缺平移对称性的外延氧化物界面已经成为氧化物超晶格新行为背后的中心范式。在这里，我们使用扫描透射电子显微镜，以证明一个直接的，定量的单细胞的单细胞映射的晶格参数和氧八面体旋转的BiFeO 3-La0.7Sr0.3MnO3接口，以阐明如何适应晶体对称性的变化。结合低损耗电子能量损失谱成像，我们展示了介观反铁畸变相变和阐明相关的电子性质的变化，在一个薄层直接相邻的界面。
2010-02-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Persistent metal-insulator transition at the surface of an oxygen-deficient, epitaxial manganite film
氧的化学计量比对复合氧化物的物理和化学性质有很大的影响。例如催化和电化学中的大多数功能特别取决于氧化学计量的控制。为了了解缺氧复合氧化物的本征表面的基本性质，我们报告在原位温度相关的扫描隧道光谱实验原始缺氧，外延锰氧化物薄膜。虽然这些膜是绝缘的，在随后的非原位在平面内的电子输运实验在所有温度下，原位扫描隧道光谱数据显示，这些膜的表面表现出金属-绝缘体转变（MIT）在120 K，符合铁磁有序的小集群在大部分的缺氧膜的发病。非化学计量比薄膜的表面MIT转变温度与完全氧化的体相的惊人接近表明，在表面区域中的电子性质不会受到体相中氧不足的显著影响。这对理解和功能设计复杂的氧化物及其具有特定电子性质的催化，氧化物电子学和电化学界面具有重要意义。
2014-01-28 cond-mat.mtrl-sci
Suppression of the thermal hysteresis in magnetocaloric MnAs thin film by highly charged ion bombardment
本研究通过慢速高电荷离子轰击GaAs衬底上的MnAs薄膜，利用离子诱导缺陷抑制其一级磁结构相变的热滞，同时保留其室温巨磁热效应，为日常磁制冷技术提供新思路。
2014-02-12 cond-mat.mtrl-sci physics.atom-ph
Stabilization of Ferroelectric Hf0.5Zr0.5O2 Epitaxial Films via Monolayer Reconstruction Driven by Interfacial Redox Reaction
本文揭示了通过界面氧化还原反应驱动的单层重构机制，可在单胞厚度的La0.67Sr0.33MnO3缓冲层上稳定外延生长亚稳铁电Hf0.5Zr0.5O2薄膜，为探索金属氧化物功能性亚稳相提供了新思路。
2023-07-11 cond-mat.mtrl-sci
Band alignments of electronic energy structure in epitaxially grown \b{eta}-Ga2O3 layers
用X射线光电子能谱和光反射谱对生长在自然衬底和蓝宝石衬底上的氧化镓外延层进行了表征。XPS电子结构映射与密度泛函理论计算相结合。
2018-01-29 cond-mat.mtrl-sci
Super-tetragonal Sr4Al2O7: a versatile sacrificial layer for high-integrity freestanding oxide membranes
本研究提出超四方Sr4Al2O7（SAOT）作为新型水溶性牺牲层，利用其低对称结构的高应变承受能力实现无裂纹、毫米级高质量自支撑氧化物薄膜制备，推动氧化物电子与柔性器件发展。
2023-10-06 cond-mat.mtrl-sci
Tuning magnetocaloric effect by optimizing thickness induced 3D strain state
在25 ~ 300 nm范围内，研究了在SrTiO 3（001）（STO）和LaAlO 3（001）（LAO）两种衬底上外延生长的La_（0.8）Ca_（0.2）MnO_3（LCMO）薄膜的磁热性能随薄膜厚度的变化规律. STO基板施加面内拉伸双轴应变，而LAO基板施加面内压缩双轴应变。STO衬底的LCMO的面内双轴应变比LAO衬底的面内双轴应变松弛得更快，但LCMO/STO和LCMO/LAO的最大熵变分别为12.1 J/Kg-K和3.2 J/Kg-K，临界厚度为75 nm（外加磁场为6 T）。发现LCMO/LAO表现出更宽的转变温度区域，半峰全宽（FWHM）40 K的dM/dT与T曲线相比，LCMO/STO与FWHM 33 K的该曲线。这种加宽的过渡区表明，表状磁热效应（MCE）是可通过改变应变类型。LCMO/STO和LCMO/LAO的最大相对冷却功率分别为361 J/Kg和339 J/Kg。居里温度随厚度的变化，探讨了应变弛豫引起的铁磁相互作用强度的变化。薄膜厚度和衬底诱导的晶格应变被证明是控制MCE的重要参数。在特定厚度下的最高MCE响应显示了通过优化厚度来调谐其他器件中的MCE的可能性。
2021-08-28 cond-mat.mtrl-sci
Selective control of oxygen sublattice stability by epitaxial strain in Ruddlesden-Popper films
氧缺陷控制一直被认为是一个有影响力的调谐旋钮，产生各种性质的复杂氧化物薄膜的响应。除了物理性质的变化，晶格结构的修改，特别是晶格膨胀，随着氧空位浓度的增加，已经经常被报道，并已成为氧化物材料的惯例。然而，目前的理解，在缺氧膜的晶格行为变得有争议时，考虑到化合物含有不同的键合环境或原子分层。此外，最近发现拉伸应变稳定外延膜中的氧空位，这进一步复杂化的晶格行为的解释，从它们的外观。在这里，我们报告的选择性应变控制的氧空位的形成和由此产生的晶格响应分层，Ruddlesden-波普尔相，La1.85Sr0.15CuO4。我们发现，一个显着减少的吉布斯自由能氧空位形成的典型生长温度附近的拉伸应变外延LSCO占大的氧非化学计量比。此外，氧空位优先在CuO 2平面的赤道位置形成，导致晶格收缩，而不是预期的膨胀，观察到顶端氧空位。由于氧的化学计量比在决定许多复杂氧化物的物理性质中起着关键作用，本文报道的氧非化学计量比的强应变耦合和不寻常的结构响应可以为许多其他功能氧化物材料的结构和性质关系提供新的视角和理解。
2015-08-27 cond-mat.mtrl-sci
Quantum transport evidence of Weyl fermions in an epitaxial ferromagnetic oxide
磁外尔费米子，发生在磁铁，有新的输运现象有关的外尔节点对，他们是，科学和技术的利益，在高性能电子学，自旋电子学和量子计算的潜力。虽然磁性外尔费米子已经被预测存在于各种氧化物中，但它们存在于氧化物材料中的证据仍然难以捉摸。SrRuO 3是一种4d铁磁金属，常用作氧化物异质结构中的外延导电层，为寻找磁性Weyl费米子的存在提供了一个很有希望的机会。由机器学习技术驱动的先进氧化物薄膜制备技术可以允许访问这种拓扑物质。在这里，我们显示了直接量子传输的证据磁性外尔费米子在外延铁磁氧化物SrRuO 3：不饱和线性正磁阻（MR）、手征异常引起的负MR、沿回旋加速器轨道积累的Pi Berry相位，轻回旋质量和约10000 cm 2/Vs的高量子迁移率。我们采用机器学习辅助分子束外延（MBE）合成SrRuO 3薄膜，其质量足够高以探测其本征量子输运性质。我们还阐明了磁性Weyl费米子输运的无序依赖性，并给出了一个全新的Weyl输运图，为研究拓扑非平凡输运现象提供了一个明确的指导.我们的研究结果确立了SrRuO_3作为磁性Weyl半金属和拓扑氧化物电子学作为一个新的研究领域。
2020-07-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Epitaxial magnetic perovskite nanostructures
由磁性氧化物钙钛矿制成的亚100 nm直径纳米点的精确阵列的总覆盖面积高达5 mm2。通过横截面TEM证实了纳米点的外延单晶结构。低温MFM研究证实了所产生的颗粒的铁磁性。
2005-07-12 cond-mat.mtrl-sci
X-ray scattering investigation of hydride surface segregation in epitaxial Nb films
针对氢氟酸处理超导铌电路导致氢化物析出且微观结构难探测的问题，本文采用X射线表面散射无损技术，发现氢化外延铌薄膜中的铌氢化物局限于表面顶部10 nm内，为氢化物分布研究提供了新方法。
2025-04-15 cond-mat.mtrl-sci
Single Crystal High Entropy Perovskite Oxide Epitaxial Films
合成高熵钙钛矿氧化物的单晶外延薄膜的第一实例。采用脉冲激光沉积法在SrTiO 3和MgO衬底上外延生长了结构无序的ABO 3钙钛矿结构Ba（Zr0.2Sn0.2Ti0.2Hf0.2Nb0.2）O3。X射线衍射和扫描透射电子显微镜表明，薄膜是具有良好的结晶性和原子突变的界面下基板的单相。原子分辨电子能量损失谱图显示所有B-位点阳离子的均匀和随机分布。稳定具有这种水平的构型无序的钙钛矿的能力为从更广泛的组合阳离子托盘设计材料提供了新的可能性，同时为强相关量子材料的基础研究提供了新的途径，其中局部无序可以在确定宏观性质方面发挥关键作用。
2018-06-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Factors controlling oxygen interstitial diffusion in the Ruddlesden-Popper oxide La2-xSrxNiO4+delta
Ruddlesden-Popper（RP）氧化物作为氧交换和传输材料的发展将受益于对氧如何通过这些材料传输的机理的理解。使用密度泛函理论，我们发现有两种不同的氧间隙扩散机制，涉及两种不同的氧间隙物种，可以在La 2-xSrxNiO 4 + δ，我们相信，在超化学计量RP氧化物一般是活跃的。第一种机制是先前提出的扩散氧化物介导的机制，其由扩散氧化物介导的机制组成。第二种机制是新发现的，在这项工作中，由氧化物和过氧化物间隙物种。这种机制表现出类似的或可能低于高氧化态的迁移势垒比的双金属性机制。氧化物间隙和过氧化物间隙之间的相对稳定性的变化是导致氧间隙扩散的机制。氧化物和过氧化物的稳定性以及两种氧扩散机制之间的竞争对系统的总体氧化状态敏感。因此，氧扩散机制是材料组成、氧非化学计量、操作温度和氧分压的函数。我们还研究了外延应变对两种氧扩散机制的影响，并发现高达2%的拉伸和压缩外延应变对氧间隙形成、迁移和活化能的影响小于100 meV/（%应变），并且对于-2%至+2%的外延应变，总可实现的活化能降低可能小于100 meV。间隙氧扩散的因素，提出的理解有显着的影响，在许多替代能源技术的RP氧化物的工程。
2018-10-11 cond-mat.mtrl-sci
