Understanding early stages of low-temperature hydrogen-driven direct co-reduction of Fe-Ni mixed oxide thin films at the near atomic scale
Chair for Materials Discovery and Interfaces, Institute for Materials, Ruhr-Universität Bochum（鲁尔大学材料研究所材料发现与界面讲席）；Max Planck Institute for Sustainable Materials（马克斯·普朗克可持续材料研究所）；Center for Interface Dominated High Performance Materials (ZGH), Ruhr-Universität Bochum（鲁尔大学界面主导高性能材料中心）
研究通过Fe50Ni50Ox薄膜探究氧化物薄膜在近原子尺度下的低温度氢直接共还原过程，揭示了纳米结构和镍自催化效应在合金形成中的协同作用。
2026-03-16 cond-mat.mtrl-sci
Zero-Dimensional Stacking Domains Enable Strong-Ductile Synergy in Additive Manufactured Titanium
研究借助多层电子叠层成像揭示增材制造氧调控纯钛中的零维堆垛域，说明其促进滑移与加工硬化，使Ti-0.45O强度和塑性较传统纯钛均提升三倍。
2025-10-21 cond-mat.mtrl-sci
High-dielectric constant and wide band gap inverse silver oxide phases of the ordered ternary alloys of SiO$_{2}$, GeO$_{2}$ and SnO$_{2}$
高介电常数和宽带隙氧化物具有重要的技术应用。具有与硅的晶格常数相容性的结晶氧化物多晶型物是特别期望的。最近报道的一种候选物是SiO $_2$的反氧化银相。第一性原理研究了该体系及其等价物GeO $_{2}$、SnO $_{2}$以及它们的三元合金。在密度泛函理论的框架下，采用广义梯度近似和局域密度近似（LDA）计算了它们的结构性质、弹性常数和电子能带结构.为了检查这些材料的稳定性，声子色散曲线计算表明，GeO $_{2}$和SnO $_{2}$具有负声子分支，而它们的三元合金Si $_{0.5}$ Ge $_{0.5}$ O $_{2}$，Si $_{0.5}$ Sn $_{0.5}$ O $_{2}$和Ge $_{0.5}$ Sn $_{0.5}$ O $_{2}$在LDA内都是稳定的，具有10至20之间的介电常数。此外，Si $_{0.5}$ Ge $_{0.5}$ O $_{2}$的晶格常数实际上与Si（100）表面相同。计算了稳定材料的$GW$带隙，其恢复了宽带隙值以及它们的高介电常数。
2006-12-01 cond-mat.mtrl-sci
Frequency Dependence of Magnetoelectric Interactions in Layered Structures of Ferromagnetic Alloys and Piezoelectric Oxides
磁致伸缩相和压电相的层状结构中的磁电（ME）相互作用由机械变形介导。在这里，我们讨论的双层和三层的Permendur，铁磁合金，和锆钛酸铅的ME耦合的频率依赖性。ME电压系数与频率曲线的数据显示，在机电谐振的巨大ME耦合。90 V/cm Oe的最大电压系数比低频值高三个数量级。横向场的ME相互作用比纵向场强一个数量级。这些结果与理论相符。因此，共振ME效应是一种提高复合材料中磁场-电场转换效率的新工具。
2003-07-09 cond-mat.mtrl-sci
Alkali doping of Zn$_{\rm x}$Mg$_{\rm 1-x}$O alloys for $p$-type conductivity
针对超宽带隙氧化物空穴局域化限制$p$型导电的难题，本文发现碱金属掺杂的岩盐矿结构Zn$_{\ m x}$Mg$_{\ m 1-x}$O合金具有浅能级受主且不受施主补偿影响，带隙超4 eV，是实现$p$型掺杂的极具前景体系。
2025-07-16 cond-mat.mtrl-sci
The effect of LPSO phase on the high-temperature oxidation of a stainless Mg-Y-Al alloy
本研究探讨Mg-11Y-1Al合金在500°C下LPSO相变对氧化行为的影响，发现针状LPSO相促进连续氧化膜形成，有效阻挡元素扩散，从而提升合金抗氧化性。
2024-07-25 cond-mat.mtrl-sci
Structure and Dielectric Properties of Amorphous High-kappa Oxides: HfO2, ZrO2 and their alloys
高$κ$金属氧化物是一类在现代器件物理和技术中发挥越来越重要作用的材料。在这里，我们报告的结构和晶格介电常数的大块非晶金属氧化物的性质的理论研究的经典分子动力学（MD）的结构演化和量子力学的第一性原理密度泛函理论（DFT）的电子结构分析相结合的方法。使用基于Born-Mayer-Buckingham势函数的经典分子动力学方法，在熔融和淬火方案中，生成了具有不同浓度值$x$的高$κ$金属氧化物Hf $_{1-x}$ Zr $_x$ O $_2$的非晶结构。配位数和径向分布函数的计算结果与相应的实验数据吻合较好。然后，我们计算的晶格介电常数的材料从量子力学的第一性原理，并在一个系综的样品的平均值同意与现有的实验数据，是非常接近的介电常数的立方形式。
2013-02-19 cond-mat.mtrl-sci
Dissolution zone model of the oxide structure in additively manufactured dispersion-strengthened alloys
针对激光粉末床熔融弥散强化高温合金中的氧化物演化，本文提出耦合扩散动力学与熔池热历史降阶模型的溶解区模型，可预测弥散相尺寸、熔渣形成及组织均匀性。
2024-08-03 cond-mat.mtrl-sci
Hydrogen-based direct reduction of multicomponent oxides: Insights from powder and pre-sintered precursors toward sustainable alloy design
Max Planck Institute for Sustainable Materials（马克斯·普朗克可持续材料研究所）；Delft University of Technology（代尔夫特理工大学）
研究通过氢基直接还原不同氧化物前驱体，揭示了前驱体状态对合金还原行为和微观结构的影响，为可持续合金设计提供关键见解。
2025-07-01 cond-mat.mtrl-sci
Role of chromium oxides and carbides in strengthening CoCrFeNi multi-principle element alloys
本研究通过在CoCrFeNi多主元合金中引入铬氧化物和碳化物弥散相，探究不同制备工艺下的相组成及室温、575℃力学性能差异，明确了铬化合物对合金性能的作用机制，为高温用高熵合金的制备优化提供参考。
2025-10-06 cond-mat.mtrl-sci
High-throughput thermodynamic screening of oxide-scale adhesion across the CoCrFeMnNiAl high-entropy alloys
University of Manitoba（曼尼托巴大学）
本研究利用宏观原子模型结合McLean和Guttmann模型，高通量筛选CoCrFeMnNiAl高熵合金中五种反应性元素对氧化皮附着力的影响，发现氧化物依赖的排序反转，并确定Co16Cr16Fe16Ni16Al35为最佳抗硫成分。
2026-09-11 cond-mat.mtrl-sci
Rapid modeling of segregation-driven metal-oxide adhesion in high-entropy alloys using macroscopic atom model
University of Manitoba（曼尼托巴大学）
本研究通过扩展宏观原子模型，快速预测高熵合金中金属氧化物粘附性，揭示了Hf和Zr增强粘附、S削弱粘附的机制。
2026-03-04 cond-mat.mtrl-sci
The Laser-Diode Heated Floating Zone Method for Automated Optimal Synthesis of Refractory Oxides and Alloys
本文对激光二极管加热浮区法合成复杂材料进行了实验研究。我们将简要地介绍块体晶体生长的悬浮加热浮区法，然后深入研究使用激光二极管加热浮区法的最新进展。我们证明了L-FZ的生长大的高质量的单晶样品的n=2 Ruddlesden-Popper同源系列$RE_2SrAl_2O_7$，RE = Nd，Sm，Eu，Gd，Tb，Dy的物理有趣的属性（如自旋冰），以及不一致熔化填充鳞石英型氧化物$BaCoSiO_4$。最后，我们总结了自动晶体生长的结果和未来的研究方向，这将打开进入以前未研究的材料，如耐火复合氧化物和合金类的合成和表征。
2021-03-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cs.SY
Creation of oxide coating on Al 1050 alloy
等离子体电解氧化（PEO）是一种表面处理技术，可形成性能优良的氧化膜层.大多数情况下，PEO是在水溶液电解质中进行的，由于系统升温，这限制了处理部件的尺寸。因此，在含水电解质中不能应用大表面的处理。研究了一种在硝酸盐熔盐中对1050铝合金进行PEO处理的方法。采用XRD、SEM、EDS和显微硬度测试等方法对合金的组织、物相、化学成分和显微硬度进行了分析。结果表明，涂层由α-Al 2 O3和γ-Al 2 O3两相组成。发现形成的涂层不含任何源自电解质的污染物，并且没有损伤，所述损伤通常存在于在水溶液电解质中的PEO处理中形成的涂层中。
2018-10-08 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Continuum model for hydrogen pickup in Zirconium alloys of LWR fuel cladding
本文建立了一个连续介质模型，用于计算各种锆合金在水蒸气和加压水氧化条件下随时间变化的氢吸收率。仅使用一个拟合参数，在氧化物表面的有效氢气分压，得到的预测和先前测量的氢拾取分数之间的定性协议。因此，计算结果表明，通过致密的氧化物层的H扩散起着重要的作用，在氢拾取过程。最后讨论了该模型的局限性和可能的改进。
2017-04-04 cond-mat.mtrl-sci
Experimental validation of density functional theory calculations on the Zr/Al oxide nanocluster formation in bcc Fe
在含Zr和Al的bcc Fe基体中，不同原子团簇构型的从头算模拟结果表明，Y-Zr-O相的形核具有能量可容性，最好是三角形结构的Y 4 Zr 3 O 12。随后，HRTEM研究所制备的Fe - 14 Cr-0.3 Y2 O3 - 0.6 Zr - 4Al氧化物弥散强化（ODS）合金显示78%的沉淀物与Y 4 Zr 3 O 12结构，从而证实了从头计算模拟的预测能力的二次形成在多组分合金。
2022-03-02 cond-mat.mtrl-sci
Synthesizing Cu-Sn nanowires alloy in highly-ordered Aluminum Oxide templates by using electrodeposition method
本研究发展一种新颖且简单的电化学方法，以促进奈米线的大规模生产。所提出的电化学技术显示了多功能的可控性的化学成分和晶体结构的铜锡纳米线。另一个重要的因素，这可以通过使用这种方法来控制，是纳米线的有序结构更准确地与传统的合成程序相比。因此，Cu-Sn纳米线以及氧化铝模板通过使用所提出的电化学方法合成的检查，由于它们的形态和化学结构，以找到电沉积的溶液化学和Cu-Sn纳米线的材料性能之间的关系。结果表明，电化学方法制备的纳米线具有高度有序的形貌和可控的化学组成，成本低，实验装置简单，可用于工业应用。
2018-08-29 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Role of defect trapping in the enhanced corrosion resistance of Ni-Mo alloys with yttrium and yttrium oxide additions
Idaho National Laboratory（爱达荷国家实验室）
该研究针对先进熔盐反应堆的合金腐蚀问题，提出利用钇及氧化钇捕获缺陷抑制原子输运的策略，通过计算与实验证实其可显著降低Ni-Mo合金在750℃熔融氟盐中的腐蚀与失重，为极端核环境合金设计提供新方向。
2026-10-14 cond-mat.mtrl-sci
Limits of dispersoid size and number density in oxide dispersion strengthened alloys fabricated with powder bed fusion-laser beam
本研究结合实验与热力学动力学建模，探究粉末床熔融-激光束制备氧化物弥散强化合金中弥散体尺寸和数密度的极限，发现碰撞粗化是限制因素，并提出优化加工策略。
2024-01-16 cond-mat.mtrl-sci
Mechanistic insights into hydrogen reduction of multicomponent oxides via in-situ high-energy X-ray diffraction
本研究通过原位高能X射线衍射揭示前驱体状态对多组分氧化物氢还原路径及纳米多孔合金微观结构的关键影响，提出单步制备策略。
2025-10-07 cond-mat.mtrl-sci
Chemical and structural characterization of the native oxide scale on a Mg-based alloy
该研究结合STEM与APT表征Mg-2Al-0.1Ca基面原生氧化层，发现3–4 nm厚的（111）MgO层及界面约20 at.%富铝区，支持氧化层向内生长机制。
2023-06-02 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectric thermal phase transition and polarization precursor dynamics in CaxBa1-xNb2O6(CBN) tungsten bronze type oxides
制备了CaxBa_（1-x）Nb_2 O_6（CBN）钨青铜型氧化物多晶，并对其结构、介电性能和热性能进行了研究。发现具有铁电四钨青铜结构的CBN合金仅在0.19 <= x <= 0.32的成分范围内可用。它也表明，CBN可以被归类为一个铁电体与一阶热相变显示极化前体动力学过渡到铁电相之前，在形成鲜明对比的同质结构合金SrxBa 1-xNb 2 O 6（SBN），显示典型的弛豫行为。在Tc<T<Tc+ 88~140 K的温度范围内，顺电母相中的局域极化随温度的降低呈指数增长。此外，还建立了CBN铁电合金的相图。这些发现可能有助于深入了解这种潜在的电光材料中铁电相变的真正本质。
2015-09-23 cond-mat.mtrl-sci
Energetics, structure, and composition of nanoclusters in Oxide Dispersion Strengthened Fe-Cr alloys
广泛的第一性原理计算嵌入式集群包含几个O，Y，Ti，和Cr原子以及空位进行大都会蒙特卡罗模拟中应用的相互作用参数，在一个刚性晶格模型的框架内。一种新的描述使用对和三重参数被证明是更精确的比常用的对参数化。模拟退火提供了在T=0的能量，结构和化学计量的纳米大小的集群的全面数据。结果是完全一致的实验发现，可以忽略不计的粗化和高分散的集群，观察到的存在下，Ti减少集群的大小，并与报告的集群的辐射耐受性。在没有空位的合金中，团簇显示出平面结构，而空位的存在导致三维构型。此外，在高温下进行了Metropolis蒙特卡罗模拟，以研究纳米团簇组成对温度的依赖性。对（Y+Ti）：O、Y：Ti、（Y+Cr）：O和Y：Cr的实验数据与模拟结果进行了比较，发现两者之间有很好的一致性，在某些情况下，甚至可以得出结论，即相应的合金中含有一定量的空位，所分析的团簇是在高温下冻结的。实验数据与模拟结果的比较表明，由非化学计量比的氧化物基本上是一致的铁铬矩阵的bcc晶格的纳米团簇的假设导致合理的结果。
2014-05-13 cond-mat.mtrl-sci
Optimization of target film materials and protective coatings for sealed neutron generator
本文利用 SRIM 评估纯镁及镁合金靶膜的辐照损伤，并结合中子产额、溅射产额与涂层参数，确定掺杂率0.2的镁-锆合金和7.5 nm氧化镍涂层为优选方案。
2025-06-05 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
Machine-learned potential for amorphous Indium-Tin-Oxide alloys
Center for Alloy Innovation and Design (CAID), State Key Laboratory for Mechanical Behavior of Materials, Xi’an Jiaotong University（西安交通大学合金创新与设计中心、材料力学行为国家重点实验室）
本研究开发了基于GAP框架的机器学习势能，用于模拟非晶态氧化铟锡合金，显著提高了分子动力学模拟效率，并公开了训练数据和势能参数。
2026-01-01 cond-mat.mtrl-sci
Kinetic Monte Carlo Modelling of Nano-oxide Precipitation and its Associated Stability under Neutron Irradiation for the Fe-Ti-Y-O system
本文开发了一种动力学蒙特卡罗模型，研究Fe-Ti-Y-O体系中纳米氧化物在晶界处的析出行为及其中子辐照稳定性，揭示了氧化物尺寸与剂量率的反比关系以及晶界附近氧化物更易溶解的规律。
2024-02-28 cond-mat.mtrl-sci
Thermodynamic descriptors to predict oxide formation in aqueous solutions
我们制定的最大驱动力（ESTA）参数作为一个描述符，以捕捉在一系列的环境条件下的水表面规模创建的热力学稳定性。我们使用的形成自由能，$Δ_f G$的，来源于高通量的密度泛函理论（DFT）计算和实验数据库，计算各种材料的最大驱动力，包括简单的氧化物，金属间化合物，和合金的不同组成。我们展示了如何使用的dielectric来描述从实验线性扫描伏安法数据确定的镍薄膜在水溶液中的腐蚀趋势。我们还展示了如何使用深度相关的有效化学势来解释地下氧化行为。我们预计这种方法将增加对化学复杂的多元素合金上氧化物形成的全面理解，在瞬态水腐蚀过程中可能形成竞争性氧化物相。
2022-03-21 cond-mat.mtrl-sci
Current developments of nanoscale insight into corrosion protection by passive oxide films
氧化物钝化膜是金属和合金部件耐久性的关键，也是腐蚀科学和工程的中心问题。在这里，我们讨论了目前的发展，纳米和亚纳米尺度的知识的阻隔性能和吸附性能的钝化氧化膜带来的最新模型实验和理论研究。讨论的方面包括：（i）铬富集及其均匀性在纳米级的钝化膜上形成的铬轴承合金，如不锈钢，（ii）在晶界网络渗透和传播之前的早期晶间腐蚀的晶界的腐蚀性能，和（iii）的有机抑制剂分子与不完全钝化的金属表面的相互作用。在所有这三个案例中，都突出了关键问题，并确定了我们认为最相关的未来发展。
2018-08-31 cond-mat.mtrl-sci
Magnetism from intermetallics and perovskite oxides
RJCV于2017年3月在弗鲁米嫩塞联邦大学获得博士学位。我们专注于化合物的合成，然后对它们的磁结构表征;主要是由于这些物理性质的相互作用。我们已经制备了金属间合金（包括Heusler合金）和钙钛矿氧化物（锰氧化物和钴矿）;散装和纳米颗粒。的形态和晶体结构对这些化合物的磁性能的影响进行了彻底的分析。
2017-08-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
FeMnNiAlCr High Entropy Alloys with High-Efficiency Surface Oxide Solar Absorbers for Concentrating Solar Power Systems
本文提出FeMnNiAlCr高熵合金兼具结构支撑与高效太阳能吸收功能，在700°C以上CSP系统中实现高强度、长蠕变寿命、约87%光热转换效率及优异耐熔盐腐蚀性，拓展了高熵合金在太阳能领域的应用。
2023-12-22 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
A combinatorial guide to phase formation and surface passivation of tungsten titanium oxide prepared by thermal oxidation
TiO $_2$和WO $_3$是地球上最重要的两种电子材料，在无数工业中有着广泛的应用。最近，WO $_3$和TiO $_2$的合金已经被研究，导致从光电化学水分解到电致变色智能窗的各种应用的关键性能指标的改进。这些积极的报道和三元W-Ti-O相图的复杂性激发了对该相空间的全面实验筛选。使用组合热氧化的固溶体W $_{1-x}$ Ti $_{x}$的前体结合体和表面分析映射，我们调查的氧化物相的形成和表面钝化的钨钛氧化物在整个组成范围从纯WO $_3$到TiO $_2$。该系统显示出显着的结构转变，从单斜的立方到四方对称的Ti浓度的增加。此外，对于超过55原子%的前体Ti浓度，观察到强烈的Ti表面富集，导致形成保护性金红石结构的TiO $_2$表面层。尽管结构转变，氧化物合金的光学性质在很大程度上保持不变，证明W $_{1-x}$ Ti $_{x}$ O $_{n}$中的多个功能性质的独立控制。本研究的结果为W $_{1-x}$ Ti $_{x}$ O $_{n}$在电子和能源应用中的未来发展提供了有价值的指导方针，也为钛基合金的表面功能化和增材制造提供了新的工程方法。
2019-08-27 cond-mat.mtrl-sci
Optical Properties of Indium-Gallium-Oxide Microcrystalline Alloy Films: From the Visible to the Deep-UV
University of Idaho（爱达荷大学）；Klar Scientific（Klar科学公司）；Washington State University（华盛顿州立大学）
研究氧化铟镓微晶合金膜的光学性质，通过透射、 Urbach能量分析和空间光致发光映射，探讨其在可见光至深紫外范围内的特性，揭示合金系统中相分离现象及影响因素。
2026-04-26 cond-mat.mtrl-sci
Forming a highly active, homogeneously alloyed AuPt co-catalyst decoration on O2 nanotubes directly during anodic growth
Au和Pt不形成均匀的块体合金，因为它们在热力学上是不可混溶的。然而，我们发现，阳极TiO $_2$纳米管（NTs）可以在原位均匀装饰均匀的AuPt合金纳米粒子（NPs）在其阳极生长。为此，将含有少量溶解的Au（0.1原子%）和Pt（0.1原子%）的金属Ti基材用于阳极氧化。基质金属（Ti）转化为氧化物，同时在氧化物/金属界面直接形成贵金属颗粒，并发生Au和Pt的合金化;然后这些颗粒被不断生长的纳米管壁吸收。在我们的实验中，AuPt合金纳米颗粒的平均尺寸为4.2 nm，并且在阳极过程结束时，规则地分散在TiO $_2$纳米管上。这些合金化的AuPt颗粒在光催化H2生成中充当优异的助催化剂-在太阳光下H2产量为12.04 μL h-1。这表明与用Au（7 μL h-1）或Pt（9.96 μL h-1）的单金属颗粒修饰的TiO $_2$ NT相比，其活性显著增强。
2020-04-14 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Bioabsorbable WE43 Mg alloy wires modified by continuous plasma-electrolytic oxidation for implant applications. Part I: processing, microstructure and mechanical properties
在我们的工作中，提出了一种新的工艺策略，通过等离子体电解氧化（PEO）的连续制造和表面改性的镁合金WE43线。在第一步骤中，通过组合的冷拉和在线应力消除热处理步骤制造具有强的基底织构和小晶粒尺寸（$\approx$ 1 $μ$ m）的线材，在线应力消除热处理步骤通过退火优化机械性能（在强度和延展性方面）。在第二步中，并且据我们所知，第一次，用新型等离子体电解氧化工艺连续表面改性线材，该工艺能够在线材表面上产生由MgO和Mg $_3$（PO 4）$_2$制成的均匀多孔氧化物层。虽然氧化层略微降低了拉伸性能，但表面改性的线材的强度可以保持接近300 MPa，断裂应变$\approx$ 8\%。此外，氧化物层的厚度可以通过在电解浴中的浸渍时间来控制，并且被调节以实现$\approx$ 8 $μ$ μ m的厚度，其可以在$<$ 20秒内获得。我们的实验表明，氧化层的化学成分，形貌和孔隙率可以通过改变电参数来定制。结合冷拉和热处理工艺以及附加的连续等离子体电解氧化处理可以被升级以生产具有优化的机械、降解和生物性能的新一代生物可吸收镁丝，用于生物医学应用。
2023-01-25 cond-mat.mtrl-sci physics.med-ph
A Machine Learning Framework for Predicting Glass-Forming Ability in Ternary Alloy Systems
Sharif University of Technology（谢里夫理工大学）
本文提出基于随机森林和极端梯度提升的机器学习方法，用于预测三元氧化物玻璃的玻璃形成能力，揭示了电负性变异等关键特征对预测性能的影响。
2025-12-08 cond-mat.mtrl-sci
Signature of band inversion in the perovskite thin-film alloys BaSn$_{1-x}$Pb$_x$O$_3$
含有重B位元素的过氧化氢氧化物ABO $_3$是一类具有大自旋轨道相互作用的拓扑金属的候选材料。与带绝缘体BaSnO $_3$相比，半金属BaPbO $_3$被认为是具有反向能带结构的典型例子，其导带主要由O-2 p轨道组成。在这项研究中，我们通过系统的结构，光学和传输测量BaSn $_{1-x}$ Pb $_x$ O $_3$薄膜的带隙修改。在$x$ = 0.9时电导率的突然抑制和弱反定域效应的增强表明在电子结构中存在奇点作为带反转的签名。我们的研究结果提供了一个有趣的平台，结合拓扑方面和电子相关的钙钛矿氧化物的基础上带隙工程。
2020-03-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Enhanced thermal stability of SiGeSn by suppressing surface-mediated degradation
École Polytechnique de Montréal（蒙特利尔高等理工学院）
本研究通过原位光谱椭圆偏振法发现，超薄氧化物覆盖层可抑制SiGeSn合金表面Sn传输，从而显著提升其热稳定性，为亚稳IV族合金在硅光子学中的集成提供了实用途径。
2026-09-18 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Wide Range Thin-FIlm Ceramic Metal-Alloy Thermometers with Low Magnetoresistance
针对强磁场热测量对宽温区、低磁阻等特性的需求，研发出由镍铬合金与二氧化硅共溅射制备的新型金属陶瓷薄膜温度计，可在室温至100 mK以下、至少35 T磁场中使用。
2023-09-09 cond-mat.mtrl-sci
5d transition metal oxide IrO2 as a material for spin current detection
基于纯自旋电流（自旋角动量流）的器件作为低耗散电子器件的关键成分越来越受到关注。为了将这样的自旋电子器件集成到基于电荷的技术中，自旋电流的电检测是必不可少的。逆自旋霍尔效应通过自旋-轨道耦合将自旋电流转换成电压。由于大的直接自旋霍尔效应，诸如Pt和Pd的贵金属以及基于Cu的合金已经被认为是用于自旋电流注入器的潜在材料。然而，这些材料作为基于逆自旋霍尔效应的自旋电流检测器并不具有前景。它们的自旋霍尔电阻率rho_SH（代表作为检测器的性能）不是足够大，主要是由于它们的低电荷电阻率。在这里，我们证明，重过渡金属氧化物可以克服这种局限性固有的金属基自旋电子材料。二元5d过渡金属氧化物IrO_2，由于其大的电阻率以及与导电电子的5d特性相关的大的自旋轨道耦合，在室温下显示出巨大的rho_SH ~ 38 μ ohm cm，比贵金属和Cu基合金的rho_SH大一个数量级，甚至与W和Ta的原子层薄膜的rho_SH相当。
2013-07-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Predictive Modeling and Uncertainty Quantification of Fatigue Life in Metal Alloys using Machine Learning
University of Idaho（爱达荷大学）
本研究提出一种整合基于物理的疲劳寿命模型与机器学习模型的新方法，通过引入物理输入特征和物理信息损失函数，有效提升了金属合金疲劳寿命预测的一致性与不确定性区间估计的可靠性。
2025-01-25 cond-mat.mtrl-sci cs.LG
Origin of ferroelectricity in magnesium doped zinc oxide
最近的实验表明，在镁掺杂氧化锌（ZMO）的纤锌矿结构的强大的铁电性，暗示在一个有前途的战略，大大扩大了铁电体的名单掺杂传统的压电。我们用第一性原理密度泛函理论研究了ZMO铁电性的起源。一般认为镁合金化可以软化ZMO的离子势能面以实现极化反转的观点过于简单化。我们的DFT计算表明，即使在高镁浓度，极性和非极性相之间的能量差（$ΔU$）仍然是禁止大的ZMO系统时，应变是固定的极性相。有趣的是，当允许应变弛豫时，$ΔU$的量值变得显著更小，随着Mg掺杂浓度的增加，接近典型的钙钛矿铁电体如PbTiO $_3$的值。启用ZMO系统的可切换性归因于MgO的六方相，其能量比其纤锌矿对应物低得多。详细的轨道和成键分析支持Zn的原子内$3d_{z^2}$ - $4p_z$轨道自混合在稳定极性纤锌矿相方面起着重要作用，其缺乏是MgO的低能非极性六方相的原因。
2022-07-28 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Phase Behavior and Ion Transport in Lithium-Niobium-Tantalum Oxide Alloys
本文通过第一性原理声子计算、团簇展开和蒙特卡洛模拟构建了 Li₃NbₓTa₁₋ₓO₄ 的温度-成分相图，揭示振动熵对相稳定性和 Nb/Ta 混溶的关键作用，并证明 Nb/Ta 混合可有效调控锂离子电导率，为其储能应用提供理论依据。
2025-09-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Magnetoelectric Effects in Ferromagnetic Metal-Piezoelectric Oxide Layered Structures
研究了铁磁合金和压电陶瓷锆钛酸铅（PZT）三层膜中磁电耦合的频率特性。研究的铁磁相包括坡门杜尔，一种具有高磁致伸缩的软磁体，铁，镍和钴。低频数据的ME电压系数与偏置磁场表明强耦合只有三层与permendure或镍。ME电压的频率依赖性的测量揭示了一个巨大的机电耦合在机电谐振。横向场的ME相互作用比纵向场强一个数量级。在共振时的最大电压系数为90 V/cm Oe的测量样品与镍或permendure，是三个数量级高于低频值。
2004-01-30 cond-mat.mtrl-sci
Stabilizing polar phases in binary metal oxides by hole doping
最近在二元金属氧化物的亚稳相，如HfO2，ZrO2，Hf0.5Zr0.5O2和Ga2O3中观察到的铁电性引起了很多关注。这些亚稳铁电相通常通过外延生长、合金化或缺陷工程来稳定。在这里，我们提出空穴掺杂在稳定二元金属氧化物中的极性相方面起着关键作用。使用第一性原理密度泛函理论计算，我们表明，这些氧化物中的空穴主要占据两个氧亚晶格之一。这种空穴定位在极性相中比在非极性相中更明显，降低了系统的静电能，并使极性相在足够大的浓度下更稳定。我们证明，这种静电机制是负责稳定的铁电相的HfO2 aliotoxins掺杂的元素，引入空穴的系统，如La和N。最后，我们表明，在HfO2的自发极化是强大的空穴掺杂，和一个大的极化仍然存在，即使在高浓度的空穴。
2023-03-01 cond-mat.mtrl-sci
Towards Ultra Low Cobalt Cathodes: A High Fidelity Computational Phase Search of Layered Li-Ni-Mn-Co Oxides
层状Li（Ni，Mn，Co，）O $_2$（NMC）作为锂离子电池的正极材料，提供了一个有趣的三元合金设计空间。最近，钴的高成本和资源限制增加了一个新的设计约束，尽管可能的性能权衡，但高镍含量的NMC合金已经获得了极大的关注。目前还不完全清楚这种材料空间在室温下是否是无序的固溶体，并且可以使用任何任意的组合，或者是否存在不同的过渡金属排序，亚稳态固溶体将在循环期间衰减并影响性能。在这里，我们提出了一个高保真度的计算搜索的三元相图，重点是高镍，因此低钴，含有成分相，以了解室温下的稳定性的有序和无序的固溶体相。这是通过使用密度泛函理论训练数据来完成的，所述训练数据被馈送到降阶模型哈密顿量中，所述降阶模型哈密顿量解释了在固定组成和位置的锂原子和氧原子的背景中不同长度的相邻过渡金属原子的有效电子和自旋相互作用。然后可以求解该模型以将有限温度热力学包括到凸包分析中，以理解有序和无序固溶体的区域以及相图的有序区域内的过渡金属排序。我们发现，对于大多数的层状材料的过渡金属组合物，特别是中至高Ni含量，优选过渡金属排序和预测的集合中的有序区域的优选组合物。
2019-08-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Room temperature synthesis of gallium oxide film with a fluidic exfoliation method
提出以 galinstan 为反应物的室温流体剥离法，制备约1厘米、无液滴残留且氧化无择优方向的 Ga2O3 薄膜，为二维金属氧化物合成提供新途径。
2024-09-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Scalable alloy-based sputtering of high-conductivity PdCoO$_2$ for advanced interconnects
针对集成电路微缩下铜基互连电阻率升高的问题，本研究通过Pd-Co合金靶反应溅射实现了c轴取向高电导PdCoO$_2$薄膜的可扩展生长，为其在半导体互连中的应用奠定基础。
2025-05-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
The Structural Fate of Individual Multicomponent Metal-Oxide Nanoparticles in Polymer Nanoreactors
多组分纳米颗粒可以合成具有均匀或相分离的结构，这取决于合成条件和掺入的元素。要了解的参数，确定其结构的命运，多组分金属氧化物纳米粒子的Co，Ni和Cu的组合组成的合成通过扫描探针嵌段共聚物光刻和其特征在于使用相关的电子显微镜。这些研究表明，结晶性，金属组分的比例，和合成温度决定了纳米颗粒的晶体结构和架构。Co-Ni-O系统主要由于CoO和NiO的可溶解性而形成岩盐结构，而Cu-Ni-O具有大的可溶解性间隙，根据退火温度和组成形成均匀的氧化物、异质结或合金。此外，还发现Co-Ni-Cu-O的高有序结构遵循低有序体系的行为。
2017-06-17 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Recent Progress on Synthesis, Characterization, and Applications of Metal Halide Perovskites@Metal Oxide
金属卤化物钙钛矿（MHP）在发光二极管、太阳能电池、激光器、光电探测器、晶体管等众多应用中已成为一种有前途的候选材料。这与其优异特性的协同作用有关，包括高光致发光量子产率、窄且可调谐的发射、长载流子寿命、宽吸收光谱以及高消光系数，还有其他的然而，主要的瓶颈是MHP在环境条件下的稳定性差。这严重限制了其工业化应用和商业化。本文综述了近年来金属氧化物（MOx）复合材料的制备方法、性能增强、表征技术、性能评价方法、性能表征方法等方面的研究进展，并展望了MOx复合材料的应用前景。特别是首次报道了MHPs@MOx复合材料的制备新方法和新应用。这是由对当前MHP稳定性问题的批判性展望和确保MHP @MOx光明未来的进一步方向所决定的
2021-09-01 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Binding of an oxide layer to a metal: the case of Ti(10-10)/TiO2(100)
我们研究了氧化层与母材结合的化学性质。为了从应变/失配中分离化学效应，选择Ti（10 $\bar{1}$ 0）/TiO $_{2}$（100）界面。我们使用密度泛函赝势方法，它给出了良好的协议与实验已知的性质的体和表面Ti和TiO $_2$。两种几何形状，膜状模型（在结构中具有自由表面）和块状模型（在结构中没有自由表面）用于模拟界面，在每种情况下具有不同的终端Ti和TiO $_2$。对于单氧界面，两种模型得到的界面能基本一致，而对于双氧界面，两种模型得到的界面能的相对稳定性却有很大差异。对电子结构的扰动被限制在界面的几个原子层内。界面键合主要是离子键合，并且令人惊讶的是，在界面中比在本体中有更多的从Ti到O的电荷转移。因此，Ti/TiO $_2$界面具有比任一材料的本体更强的结合。这有助于解释为什么氧化物在钛和钛合金上形成稳定的保护层。
2012-12-07 cond-mat.mtrl-sci
High entropy oxides: An emerging prospect for magnetic rare earth - transition metal perovskites
它已被证明，氧化物陶瓷含有多种过渡和/或稀土元素在等摩尔比具有强烈的倾向，结晶在简单的单相结构，稳定的高构型熵。类似于金属合金系统，这些氧化物被表示为高熵氧化物（HEO）。HEO概念允许进入多元相图中迄今未知的领域。在已经实现的结构中，存在高度复杂的稀土-过渡元素钙钛矿类。通过应用高熵稳定化的创新概念产生的这类迷人的材料提供了一个新的和多方面的研究空间，有望发现前所未有的性质和现象。本研究提供了第一次调查选定的化合物的这种新型材料的磁性。通过直流和交流磁力测量的综合研究与元素特定光谱相结合，以了解系统中磁交换和高度化学无序之间的相互作用。我们观察到一个占主导地位的反铁磁行为的单相材料，结合一个小的铁磁贡献可能源于小的铁磁簇或配置在反铁磁矩阵。从长远来看，建议用高通量方法筛选这类化合物的性质，包括实验和理论相结合的方法。
2019-03-12 cond-mat.mtrl-sci
Eliminating Surface Oxides of Superconducting Circuits with Noble Metal Encapsulation
本研究提出用贵金属封装钽以避免超导量子比特表面氧化物形成，发现该方法能完全抑制氧化钽并保持80%以上的超导能隙，为消除表面氧化物TLS损耗提供了有效策略。
2024-08-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con quant-ph
A Rechargeable Chromium Battery
Rensselaer Polytechnic Institute（伦斯勒理工学院）；University of Toronto（多伦多大学）；Idaho National Laboratory（爱达荷国家实验室）
本研究通过开发富含铬的高熵合金，克服了铬金属氧化形成的保护层限制，实现了可充电铬电池的高循环稳定性与高效能量存储性能。
2026-01-10 cond-mat.mtrl-sci
Atomic-scale investigation of creep behavior in nanocrystalline Mg and Mg-Y alloys
镁（Mg）及其合金由于其固有的低密度而提供了减少车辆质量和能量消耗的巨大潜力。从历史上看，与其他结构铝基、钛基和铁基合金相比，广泛的适用性受到低强度性能的限制。然而，最近的研究表明，高的比强度在一些纳米晶镁合金。即便如此，由于高温蠕变载荷下的微观结构不稳定性，这些合金的应用将限于低温汽车部件。因此，本工作旨在更好地理解柱状纳米晶Mg和Mg-钇（Y）（高达3at. %）的蠕变和相关变形行为Y（10wt. % Y）），晶粒尺寸为5 nm和10 nm。采用分子动力学（MD）模拟方法，在473~723 K的不同初始温度下，对含钇和不含钇的纳米晶镁进行了0~500 MPa的恒应力加载。在纯Mg中，扩散系数和能垒的分析表明，在较低温度下（即，T <~423K），晶界扩散对蠕变变形的贡献大于晶格扩散。然而，在较高的温度下（T>~423K），晶格扩散占主导地位的整体蠕变行为。有趣的是，我们第一次证明了（101 - 1），（101 - 2），（101 - 3）和（101 - 6）边界滑移能随着钇的加入而降低。在钇存在下的这种软化效应表明，实验观察到的钇添加的高温有益效果可能归因于其他报告的蠕变强化机制或现象的某种组合，例如在晶界处形成稳定的钇氧化物或增加的森林位错硬化。
2015-06-23 cond-mat.mtrl-sci
