Segregation growth and self-organization of ordered S atomic superlattices confined at interface between graphene and substrates
表面原子尺度的有序超晶格无论在基础科学还是在高科技领域都有着巨大的应用价值。然而，控制超晶格的制造到原子尺度已经证明是非常具有挑战性的。在这里，我们展示了在石墨烯和富S铜衬底之间的界面处的有序的S原子超晶格的偏析生长和自组织。扫描隧道显微镜（STM）研究表明，通过精细控制生长温度，我们获得了有序的S（亚）纳米团簇超晶格和界面处具有不同周期的单原子超晶格。这些原子超晶格在大气环境中是稳定的，即使在高温退火（~ 350 ℃）后也是稳定的。我们的实验表明，当S原子的周期与石墨烯晶格的周期相当时，S单原子超晶格可以驱动石墨烯进入电子凯库勒畸变相.我们的结果不仅为在界面上实现原子尺度的超晶格开辟了道路，而且为在石墨烯中实现奇异电子态提供了一条新的途径。
2018-02-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Atomic and Electronic Structures of Correlated SrRuO3/SrTiO3 Superlattices
钙钛矿氧化物超晶格的原子级精密外延为控制相关电子结构提供了独特的机会，激活了有效的控制旋钮，以实现有趣的功能，包括电磁，热电和电催化行为。在这项研究中，我们研究了原子级精密外延合成的相关超晶格的原子和电子结构之间的密切相互作用。特别是，我们采用相关的磁性SrRuO 3（SRO）和量子顺电SrTiO 3（STO）层组成的超晶格。在这些超晶格中，RuO 6八面体畸变根据STO层的厚度被系统地控制在167至175度，也影响STO层内的TiO 6八面体畸变。定制的SRO/STO超晶格内的八面体畸变反过来修改了Ti和Ru化合物的电子结构，通过X射线吸收光谱观察到。我们的研究结果确定了原子晶格和电子结构之间的密切相关性，使原子尺度外延，这将是有用的设计未来的相关氧化物器件的轻便可控性。
2023-01-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Atomic-Scale Characterization of Oxide Interfaces and Superlattices Using Scanning Transmission Electron Microscopy
National Laboratory of the Rockies（落基山国家实验室）；Metallurgical and Materials Engineering Department, Colorado School of Mines（科罗拉多矿业学院冶金与材料工程系）；Renewable and Sustainable Energy Institute, University of Colorado Boulder（科罗拉多大学博尔德分校可再生与可持续能源研究所）
本文综述了扫描透射电子显微镜在氧化物界面和超晶格研究中的应用，重点介绍了成像、衍射及能谱技术如何揭示结构-性能关系，并讨论了新兴的等离子体制备和人工智能辅助方法。
2026-07-08 cond-mat.mtrl-sci
Size effect on magnetism of Fe thin films in Fe/Ir superlattices
在铁磁薄膜中，当厚度从$n$到$n+1$原子平面变化时，居里温度随厚度的变化总是被认为是连续的。我们发现，这是不是在Fe/Ir超晶格中的Fe的情况。对于一个整数的原子平面，观察到一个独特的磁过渡的磁化率测量，而两个磁过渡的分数的平面。这种行为归因于具有$n$和$n+1$原子平面的区域的连续转变，其中$T_c$不相同。事实上，磁相关长度大概比阶地的平均大小要短。进行蒙特卡罗模拟以支持这一解释。
2001-02-28 cond-mat.mtrl-sci
3-D Atomic Mapping of Interfacial Roughness and its Spatial Correlation Length in sub-10 nm Superlattices
异质结构的界面平整度和均匀性是控制其电学和光学性质的关键。从这个角度来看，这项工作演示了3-D原子级映射的粗糙度和均匀性的埋在Si/SiGe超晶格的层厚度在1.5-7.5 nm范围内的外延界面。在此，获取并处理3-D原子-原子图，以生成等浓度表面，突出显示每个界面处含量的局部波动。这些生成的表面随后被用来映射的界面粗糙度和它的空间相关长度。分析表明，所研究的超晶格中的掩埋界面的均方根粗糙度对生长温度敏感，在500-650摄氏度的温度范围内，其值从约0.2 nm（+/-13%）变化到约0.3 nm（+/-11.5%）。在650摄氏度下，估计的水平相关长度为8.1 nm（+/- 5.8%），在500摄氏度下为10.1 nm（+/- 6.2%）。此外，发现降低生长温度可以改善界面的平整度，在500摄氏度下获得的界面宽度减小了30%。这种行为归因于异质外延过程中表面的热激活原子交换。最后，通过测试不同的光学模型与界面的复杂程度的增加，它表明，所观察到的原子级粗糙化的界面必须占准确地描述Si/SiGe异质结构的光学响应。
2019-08-02 cond-mat.mtrl-sci
Angle-Resolved Magneto-Chiral Anisotropy in a Non-Centrosymmetric Atomic Layer Superlattice
本文在非中心对称原子层超晶格中发现了角度分辨电磁手性效应，揭示其源于Dzyaloshinskii-Moriya相互作用锁定效应与塞曼效应的竞争，为手性自旋电子学中的角度分辨传感与写入技术开辟了新方向。
2024-04-20 cond-mat.mtrl-sci
Beating the amorphous limit in thermal conductivity by superlattices design
在具有相同化学成分的无定形结构中测得的值通常被认为是任何材料热导率的下限：热载体因无序而强烈散射，其寿命达到热振动的最小时间尺度。然而，在纳米尺度上的适当设计可以允许甚至在非晶极限以下降低热导率。本文利用分子动力学模拟和Green-Kubo公式，通过调节表征层状声子材料（超晶格）的不同参数，系统地研究了这种结构的热导率。我们发现，达到低于非晶热导率的关键是几乎完全阻止热载流子，超晶格声子的传播。我们证明，在两个插入层中的大的质量差，或层之间的界面上的相互作用减弱，导致材料具有非常低的热导率，低于相应的无定形对应物的值。
2015-03-13 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Bragg Interferometry of Moiré Superlattices: From Geometric Phase Principles to Atomic Reconstruction
University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）；Kavli Energy Nanosciences Institute（卡弗里纳米科学能源研究所）
研究莫尔超晶格原子重构表征技术，综述提取几何相位的方法，比较多种技术，重点讨论布拉格干涉测量，通过案例展示其效用，强调该方法优势及挑战，突出材料高分辨率结构映射的相关要点。
2026-07-14 cond-mat.mtrl-sci
Quantifying Angular Correlations between the Atomic Lattice and Superlattice of Nanocrystals Assembled with Directional Linking
我们表明，X射线散射与纳米聚焦光束和X射线互相关分析的组合是一个有效的手段与一个单一的实验中的介晶纳米粒子组件的完整结构表征。我们分析了几百个样品位置的衍射图案，即单个晶粒，以获得超晶格和原子晶格有序的有意义的统计分布。同时小角度和广角X射线散射相同的样品位置，使我们能够确定超晶格的结构和取向以及原子晶格的前两个布拉格峰的角度相关性，它们相对于超晶格的取向，以及由于局部结构紊乱的平均取向失配。该实验对于通过胶体纳米晶体的同时自组装和与导电配体的表面官能化制备的合成介晶特别有利。虽然迄今为止这种材料的结构表征一直具有挑战性，但本方法现在允许将介晶结构与光电性质相关联。
2017-02-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Role of interface mixing on coherent heat conduction in periodic and aperiodic superlattices
本研究通过原子级波包模拟揭示了界面混合对超晶格相干热传导的双重竞争机制，阐明了无序性如何通过增强干涉效应促进Bragg反射模式及非周期结构中的声子透射，同时破坏周期结构中的相干模式转换。
2025-01-28 cond-mat.mtrl-sci
Phase transition properties of a finite ferroelectric superlattice from the transverse Ising model
考虑一个有限铁电超晶格，其中基本晶胞由l个A型原子层和n个B型原子层组成。基于横向伊辛模型，我们研究了铁电超晶格的相变性质。用转移矩阵法导出了超晶格居里温度的计算公式。给出了居里温度随超晶格厚度和交换常数变化的数值结果。
1999-12-01 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Nonlinear Phononic Control and Emergent Magnetism in Mott Insulating Titanates
结构驱动磁有序的光学控制为磁光太赫兹器件提供了一个平台。我们控制磁相位的$d^1$莫特绝缘钛酸盐使用非线性声子瞬态扰动原子结构的基础上密度泛函理论（DFT）模拟和解决方案的晶格哈密顿量，包括非线性多模相互作用。我们表明，磁性调谐的拉曼活性声子模式的间接激发，这会影响振幅的TiO $_6$八面体旋转耦合到静态Ti-O Jahn-Teller扭曲，通过红外线活性声子模式的LaTiO $_3$和YTiO $_3$。模式激励减小旋转角，驱动从铁磁（FM）到$A$型反铁磁（AFM）的磁相变，并且最终到$G$型AFM状态。这种新的$A$ -AFM状态产生于交换相互作用的变化，并且在体平衡相图中不存在，但它在多模激发下作为动态可访问的光诱导状态出现。我们的工作表明，非线性声子耦合能够稳定静态化学压力或外延应变无法达到的相位。
2017-12-07 cond-mat.mtrl-sci
Chiral Phonons in Moiré Superlattices
我们在莫尔超晶格的最低能带发现了手征声子。我们发现的莫尔手征声子是堆积畴的集体激发。它们的起源是唯一归因于堆叠配置的层间结合能打破了$C_{2z}$对称性的莫尔长度尺度。在弹性理论中，我们使用一般的对称性分析，以提供一个完整的分类的范德瓦尔斯异质结构在托管莫尔手征声子，并显示计算扭曲的MoS $_2$作为一个例子。我们提出了一个低能量有效的模型来定性地理解莫尔手征声子，并表明它捕获的基本物理非常好。我们的结果可能开辟了新的可能性，在声子双电子学的莫尔手征声子具有高的可调谐性，莫尔尺度波长，激发能只有几meV，并可能被机械激发。
2021-12-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Epitaxial Ni/Cu Superlattice Nanowires with Atomically Sharp Interfaces for Spin Transport
Jožef Stefan Institute（约瑟夫·斯特凡研究所）；Max-Planck-Institut für Nachhaltige Materialien（马克斯·普朗克可持续材料研究所）；Institute of Nanoscience and Nanotechnology, Department of Physics, University of Kashan（卡尚大学物理系纳米科学与技术研究所）；Department of Medical Equipment Technology Engineering, Al-Hadba University（阿尔哈德巴大学医疗设备技术工程系）；Institut Jean Lamour – CNRS – Université de Lorraine（让·拉缪尔研究所 - 法国国家科学研究中心 - 洛林大学）；Institut Universitaire de France (IUF)（法兰西学院）；Jožef Stefan International Postgraduate School（约瑟夫·斯特凡国际研究生院）
通过外延镍/铜超晶格纳米线实现精确原子堆叠，提升一维结构的自旋输运性能，推动纳米传感器和自旋电子器件的发展。
2026-01-28 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast dephasing of coherent optical phonons in atomically controlled GeTe/Sb$_{2}$Te$_{3}$ superlattices
利用反射型泵浦探测技术研究了GeTe/Sb $_{2}$ Te $_{3}$超晶格中相干光学声子的飞秒动力学.时间分辨瞬态反射率（TR）结果表明，生长态SL在5.10 THz和3.78 THz处具有相干的A $_{1}$模，而退火态SL在3.68 THz处只具有A $_{1}$单模.退火SL中的A $_{1}$模的衰减速率与温度有很强的相关性，而生长SL中的衰减速率与温度无关。这一结果表明，非晶超晶格中的相干A $_{1}$声子的阻尼是由声子-缺陷（空位）散射而不是非谐声子-声子耦合决定的。
2015-03-20 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Atomic-scale control of magnetic anisotropy via novel spin-orbit coupling effect in La2/3Sr1/3MnO3/SrIrO3 superlattices
磁各向异性（MA）是现代自旋电子器件最重要的材料特性之一。传统的操纵的内在MA，即磁晶各向异性（MCA），通常取决于晶体对称性。对MA的外部控制通常通过引入形状各向异性或来自另一种磁有序材料的交换偏置来实现。在这里，我们展示了一种通过数字化插入具有显著自旋轨道耦合（SOC）的非磁性5D TMO来操纵3D过渡金属氧化物（TMO）MA的途径。通过在原子尺度上精确控制超晶格的厚度，合成了由铁磁La 2/3Sr 1/3 MnO 3（LSMO）和顺磁SrIrO 3（SIO）组成的高质量超晶格。通过控制SIO的维度，介导的名义上顺磁性SIO内的一种新的自旋轨道状态的出现，观察到磁易轴重取向。
2016-05-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Symmetry breaking and anomalous conductivity in a double moiré superlattice
双莫尔超晶格可以通过堆叠三层原子级薄的二维材料来实现，这些材料具有设计者的层间扭曲或晶格失配。在这种新颖的结构中，组成层的原子重构可以在小扭转角下对晶格对称性和电子结构进行显著修改。在这里，我们采用导电原子力显微镜（cAFM）研究扭曲的三层石墨烯的对称性破缺和局部电学性质。我们观察到清晰的双莫尔超晶格，在整个样品上有两个不同的莫尔周期。在大莫尔条纹的邻近区域，电流呈现出两重或六重旋转对称性，表明超出刚性模型的精细对称性破缺。此外，在较大莫尔条纹的“A-A”堆叠位置处出现异常电流，这与先前对扭曲双层石墨烯的观察相反。这两种行为都可以通过原子重构来理解，并且我们还表明，扭曲石墨烯样品的cAFM信号由尖端石墨烯接触电阻主导，该接触电阻定性地映射了扭曲石墨烯和金属尖端的局部功函数。我们的研究结果揭示了cAFM是一种有效的探针，可以可视化的原子重构和对称性破缺的新的莫尔超晶格，这可能会提供新的见解，探索和操纵更多的奇异量子态基于扭曲的范德华异质结构。
2022-04-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Lattice polarization effects on electron-gas charge densities in ionic superlattices
在人工结构的氧化物超晶格中可实现的原子级控制为探索包括高密度2D电子气在内的物质界面相提供了独特的机会。电子结构计算表明，电荷分布的二维气体强烈调制的电子-声子相互作用与显着的离子极化。非谐有限温度效应必须包括重现实验。密度泛函微扰理论是用来parameterized一个简单的模型介绍代表这些影响和预测温度依赖性。
2006-04-12 cond-mat.mtrl-sci
Fabrication of (111)-oriented Ca0.5Sr0.5IrO3/SrTiO3 superlattices; a designed playground for honeycomb physics
报道了在SrTiO_3（111）衬底上制备具有交替的2 m层（m = 1，2，3）Ca_（0.5）Sr_（0.5）IrO_3钙钛矿和两层SrTiO_3钙钛矿的（111）取向超晶格结构。在m = 1双层膜的情况下，Ir子晶格是屈曲的蜂窝，其中可以预期的拓扑状态。通过X射线衍射图中的超晶格反射和原子分辨透射电子显微镜图像，清楚地证明了沿[111]方向在原子水平上的超晶格结构的成功生长。超晶格薄膜的基态被发现是磁性绝缘体，这可能表明除了讨论的拓扑效应之外，Ir钙钛矿中电子相关性的重要性。
2015-03-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Incoherent phonon transport dominates heat conduction across van der Waals superlattices
超晶格中的热传导机制在不同类型的界面上可能是不同的。范德华超晶格是通过设计通过弱范德华相互作用物理组装的结构，并且可以拥有超出晶格匹配和加工兼容性的传统限制的特性，提供新型界面。在这项工作中，自然范德华（SnS）1.17（NbS2）n超晶格的合成，并测量其热导率作为界面密度的函数的时域热反射。结果表明，当声子相干长度大于超晶格周期时，（SnS）1.17（NbS2）n超晶格的热传导主要由界面散射主导，这表明即使在周期原子级薄且突变的情况下，非相干声子输运也主导范德华超晶格中的跨平面热传导。此外，我们的研究结果表明，广泛接受的传统超晶格的热传导机制，相干声子占主导地位时，周期短，是不适用的，由于对称性破缺在大多数范德瓦尔斯超晶格。我们的研究结果为理解范德华超晶格的热行为提供了新的见解，并根据不同类型的界面设计了有效的超晶格热管理方法。
2022-02-12 cond-mat.mtrl-sci
Emergent Atomic Environments in Twisted Bilayer Graphene and Their Use in the Prediction of the Vibrational Properties
本研究分析140种扭曲双层石墨烯超晶格的局域原子环境规律，构建基于局域声子态密度的机器学习模型以预测其振动性质，验证了模型有效性并拓展了方法的应用范围。
2025-01-21 cond-mat.mtrl-sci
Sub-unit cell engineering of CrVO$_3$ superlattice thin films
KU Leuven（荷语鲁汶大学）；ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院）；University of Antwerp（安特卫普大学）；Instituto de Cerámica y Vidrio - Consejo Superior de Investigaciones Cientificas (ICV-CSIC)（陶瓷与玻璃研究所-西班牙国家研究委员会）；Sunchon National University（顺天国立大学）
通过亚单元胞工程制备CrVO₃超晶格薄膜，首次稳定钛铁矿相并比较其功能特性。
2025-10-20 cond-mat.mtrl-sci
Interlayer exchange coupling and giant magnetoresistance in Fe/V (001) superlattices
本文报道了Fe/V（001）超晶格的磁化强度和磁电阻率。研究了第一巨磁电阻峰随钒层和铁层厚度的变化。发现层间反铁磁耦合强度在钒层厚度为13个原子单层（$\approx$ 20 μ m）处显示出峰值，半峰全宽约为2个单层。对于钒厚度约为13个单层的超晶格系列，反铁磁耦合在铁层厚度约为6个单层（$\approx$ 9 μ m）处显示出最大值。巨磁电阻的大小表现出与反铁磁耦合强度相似的变化规律。
2001-11-14 cond-mat.mtrl-sci
Theoretical investigation of polarization-compensated II-IV/I-V perovskite superlattices
最近的工作表明，可以通过在指定的原子平面中经由化学取代引入补偿“delta掺杂”层来诱导头对头和尾对尾畴壁在铁电超晶格中形成[Phys.Rev.B73，020103（R），2006]。在这里，我们研究了这种方法的一种变体，其中超晶格由II-IV和I-V钙钛矿层的交替堆叠的组形成，并且II-IV/I-V界面处的“极性不连续性”有效地提供了δ掺杂层。使用第一性原理计算SrTiO 3/KNbO 3作为一个模型系统，我们表明，这种策略允许生长的超晶格具有稳定的极化区域和大的极化不连续的内部接口。我们还概括了基于Wannier的钙钛矿超晶格层极化的定义[Phys. Rev. Lett. 97，107602（2006）]的情况下，其中一些（例如，KO或NbO 2）层是非中性的，并应用这种方法来量化所提出的SrTiO 3/KNbO 3超晶格系统中极化的局部变化。
2008-12-12 cond-mat.mtrl-sci
Light-control of materials via nonlinear phononics
本文综述了非线性声子学领域的实验与理论进展，介绍了利用中红外激光激发红外活性声子、通过非线性声子耦合调控材料物性的原理及相关研究成果。
2021-11-27 cond-mat.mtrl-sci
Correlated Quantum Phenomena of Spin-Orbit Coupled Perovskite Oxide Heterostructures: Cases of SrRuO3 and SrIrO3-Based Artificial Superlattices
本综述探讨4d和5d氧化物超晶格中自旋-轨道耦合驱动的关联量子现象，涵盖结构调制、电子与磁性质，揭示超晶格设计如何催生新功能。
2023-12-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Atomic Alignment in PbS Nanocrystal Superlattices with Compact Inorganic Ligands via Reversible Oriented Attachment of Nanocrystals
University of Chicago（芝加哥大学）；University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；University of Colorado, Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）
通过可逆定向附聚，利用强负电配体实现PbS纳米晶超晶格中原子对齐，展现动态组装与解聚能力，为可重构材料设计提供新路径。
2026-01-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Phononics in Low-Dimensions: Engineering Phonons in Nanostructures and Graphene
声子-晶格振动的量子-在材料中的所有电，热和光学现象中显示自己。纳米结构为调整声子能谱和特定应用材料的相关性质提供了令人兴奋的机会。随着石墨烯和二维范德华材料的出现，声子输运和声子相互作用的受控修改（称为声子工程或声子学）的可能性进一步增加。我们描述了用于调谐的声子谱和控制的低维材料通过带状边缘，晶界，同位素组成，缺陷浓度，和原子平面取向的热性能的方法。
2012-11-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Unusual behaviour of the ferroelectric polarization in PbTiO$_{3}$/SrTiO$_{3}$ superlattices
采用离轴射频磁控溅射法制备了PbTiO $_{3}$ /SrTiO $_{3}$超晶格。利用X射线衍射和压电原子力显微镜研究了PbTiO $_{3}$与SrTiO $_{3}$的比例变化对铁电极化的影响。对于PbTiO $_{3}$层厚度大于结构中使用的3单元晶胞SrTiO $_{3}$厚度，发现极化随着PbTiO $_{3}$厚度减小而减小。这一观察结果证实了退偏场在薄膜中的极化降低中的主要作用。对于PbTiO $_{3}$与SrTiO $_{3}$之比小于1的样品，观察到不能用静电考虑来解释的铁电性的令人惊讶的恢复。
2005-06-17 cond-mat.mtrl-sci
Nanoscale Phonon Spectroscopy Reveals Emergent Interface Vibrational Structure of Superlattices
随着材料长度尺度的减小，与界面相关的非均匀性的重要性越来越接近于周围材料。超晶格中涌现的电磁界面性质已经从实验和理论两方面得到了广泛的研究。$^{1-6}$然而，影响声子介导响应的界面振动的存在，如热导率$^{7,8}$，仅在实验中间接推断。虽然人们普遍认为内禀声子在界面$^{9,10}$附近发生变化，但界面效应影响材料的物理机制和长度尺度仍不清楚。在这里，我们证明了本地化的振动响应与界面的SrTiO $_3$ -CaTiO $_3$超晶格结合先进的扫描透射电子显微镜成像和光谱和密度泛函理论计算。在界面附近的几个原子平面内观察到两种组成材料的非典型对称性。局部对称性产生局部声子模式，一旦界面的间距接近声子空间范围，所述局部声子模式确定超晶格的全局响应。结果提供了直接的可视化和量化，说明了局部对称性和界面振动的进展，因为它们决定了整个超晶格的振动响应;换句话说，从具有界面的材料到由界面主导的材料，再到界面材料的进展，随着周期的减小。对这种局部原子和振动现象的直接观察表明，它们的空间范围需要量化以理解宏观行为。剪裁接口，并知道他们的本地振动响应，提供了一种手段，追求设计师固体具有紧急红外和热响应。
2021-10-04 cond-mat.mtrl-sci
Depth-Resolved Evolution of Buried Polar Topologies in a PbTiO3/SrTiO3 Superlattice
Catalan Institute of Nanoscience and Nanotechnology - ICN2 (CSIC & BIST)（加泰罗尼亚纳米科学和技术研究所）；Ernst Ruska-Centre for Microscopy and Spectroscopy with Electrons, Forschungszentrum Jülich（于利希研究中心恩斯特·鲁卡电子显微与谱学中心）；CiQUS, Centro Singular de Investigacion en Quimica Bioloxica e Materiais Moleculares, Departamento de Quimica-Fisica, Universidade de Santiago de Compostela（圣地亚哥-德孔波斯特拉大学生物化学与分子材料 singular 研究中心）；Department of Materials Science and Engineering, University of Wisconsin-Madison（威斯康星大学麦迪逊分校材料科学与工程系）；Chinese Academy of Sciences Fujian Institute of Research on the Structure of Matter（中国科学院福建物质结构研究所）；School of Aerospace Engineering, Beijing Institute of Technology（北京理工大学航天工程学院）；Institució Catalana de Recerca i Estudis Avançats (ICREA)（加泰罗尼亚研究高级学院）
本研究结合多种先进电子显微技术，直接可视化PbTiO3/SrTiO3超晶格中埋藏极性拓扑的深度演化，揭示了表面与内部极性结构的差异，为研究复杂氧化物纳米结构的埋藏功能态提供了新方法。
2026-08-26 cond-mat.mtrl-sci
Quantum Mechanical Approach for Modeling of Ternary Based Strained-Layer Superlattice
本文采用改进的sp3s*经验紧束缚方法结合虚拟晶体近似，对II型InAs/InAs1-xSbx应变层超晶格电子能带结构进行量子力学建模，并提出原子偏析理论解释，模拟结果与实验带隙吻合良好。
2025-07-17 cond-mat.mtrl-sci
Topological mosaic in Moiré superlattices of van der Waals heterobilayers
由二维原子晶体形成的范德华（vdW）异质结构为设计凝聚态系统提供了一种强有力的方法。具有小扭曲和/或晶格失配的不相称异质双层导致了有趣的莫尔超晶格概念，其中原子登记在局部与相称双层无法区分，但在长范围内具有局部到局部的变化。在这里，我们表明，这样的莫尔超晶格可以导致周期性调制的局部拓扑秩序的vdW异质双层形成的两个大质量狄拉克材料。通过调整的vdW异质结从正常的倒置II型制度，通过层间偏置，相称的异质双层可以成为一个拓扑绝缘体（TI），这取决于层间杂化控制的原子注册之间的vdW层。这导致在Moiré超晶格中TI区域和正常绝缘体（NI）区域的镶嵌图案，其中拓扑保护的螺旋模式存在于TI/NI相边界处。利用基于对称性的k.p模型和紧束缚模型，我们预测这种拓扑现象可以存在于倒置的过渡金属二硫属化合物异质双层膜中。我们的工作点，以实现可编程和电气开关的拓扑超结构从二维阵列的TI纳米点的一维阵列的TI纳米条纹的新手段。
2016-11-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Theory of hypothetical ferroelectric superlattices incorporating head-to-head and tail-to-tail 180$^\circ$ domain walls
虽然电兼容性约束通常防止头对头（HH）和尾对尾（TT）域壁形成铁电材料，我们建议，这样的域壁可以稳定的原子层中的阳离子取代从相邻的周期表列的有意增长。特别是，我们进行预测的第一性原理计算的超晶格中，Sc，Nb，或其他替代层定期插入到PbTiO $_3$。我们确认，这引起了一个域结构的极化交替域到域的纵向分量，并与替代层作为HH和TT域壁。我们还发现，一个实质性的横向分量的偏振也可以存在。
2005-12-07 cond-mat.mtrl-sci
Probing the Interatomic Potential of Solids by Strong-Field Nonlinear Phononics
中红外频率的飞秒光脉冲开辟了固体晶格振动的非线性控制。到目前为止，所有的应用都依赖于二阶声子非线性，这是占主导地位的场强接近1 MVcm-1。在这种情况下，非线性声子可以瞬时改变平均晶格结构，并随之改变材料的功能。在这里，我们实现了一个数量级的场强增加，并探讨高阶晶格非线性。我们在LiNbO 3中驱动多达5个声子谐波的A1模式。相敏测量的原子轨迹在这个制度被用来实验重建的原子间的潜力和基准从头计算这种材料。高阶非线性声子对自由能表面的层析成像将影响材料研究的许多方面，包括经典和量子相变的研究。
2017-08-25 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
PyAtoms: An interactive tool for simulating atomic scanning tunneling microscopy images of 2D materials, moiré systems and superlattices
本文提出交互式开源软件PyAtoms，基于傅里叶空间描述快速模拟二维材料、莫尔系统和超晶格的STM及SPM图像，支持调节晶格与成像参数以高效规划实验，并展示了多种材料的模拟结果。
2025-11-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Experimental verification of orbital engineering at the atomic scale: charge transfer and symmetry breaking in nickelate heterostructures
外延应变、层限制和反转对称破缺是控制复杂金属氧化物电子和原子尺度结构性质的有力新方法。镍酸盐异质结构，基于RENiO $_3$，其中RE是三价稀土阳离子，已被证明是相关的模型系统，因为轨道占有率，简并，因此，电子/磁性可以改变作为外延应变，层厚度和超晶格结构的函数。一个这样的最近的例子是三组分LaTiO $_3$-LaNiO $_3$ -LaAlO $_3$超晶格，其由于其界面偶极电场而表现出电荷转移和轨道极化。对未来的电子和磁性器件应用这些参数的控制的关键一步是开发的八面体网络的界面应变和电场的响应的幅度和范围的理解。因此，需要一种方法，提供原子尺度的分辨率和灵敏度对当地的八面体扭曲和轨道占用。在这里，我们采用原子分辨率成像加上电子光谱和第一性原理理论，研究界面电荷转移和对称性破缺的三组分镍酸盐超晶格系统中的作用。我们发现，几乎完全的电荷转移之间发生的LaTiO $_3$和LaNiO $_3$层，导致在Ni $^{2+}$价态。我们进一步证明，这种电荷转移是高度本地化的范围内的LaNiO $_3$层的约1个单位电池。这里提出的结果提供了重要的反馈，旨在稳定新的电子相，是无法通过传统的散装或外延膜的方法合成的努力。
2016-12-16 cond-mat.mtrl-sci
Magnetically asymmetric interfaces in a (LaMnO$_3$)/(SrMnO$_3$) superlattice due to structural asymmetries
铁磁[（LaMnO $_3$）$_{11.8}$ /（SrMnO $_3$）$_{4.4}$ ] $_6$超晶格的极化中子反射率测量揭示了在LaMnO $_3$沉积在SrMnO $_3$（LMO/SMO）上的界面处具有增强的磁化强度的调制磁结构。然而，相反的接口（SMO/LMO）被发现有一个减少的铁磁矩。磁不对称性是由通过电子显微镜观察到的两个界面的横向结构粗糙度的差异引起的，在几十纳米以上原子级光滑的界面处存在强铁磁性。这一结果表明，原子尺度的粗糙度可以使复杂的氧化物异质结构中的界面相不稳定。
2008-02-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Superlattice structures in twisted bilayers of folded graphene
双层石墨烯的电子性质强烈依赖于两个原子晶格的相对取向。虽然Bernal堆叠的石墨烯是最常研究的，但层间的旋转失配开辟了一个全新的丰富物理学领域，特别是在小的层间扭曲时。在这里，我们报告的磁输运测量扭曲的石墨烯双层，通过折叠的单层制备。这些揭示了一个强烈的依赖于扭转角，这可以通过样品的几何形状来估计。在小的旋转，超晶格的波长在10 nm的顺序出现，并通过摩擦原子力显微镜观察。在这个小角度制度的磁输运测量显示卫星朗道风扇的形成。这些都归因于额外的狄拉克奇性的能带结构和讨论相对于广泛的层间耦合模型。
2014-12-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Predicting polarization and nonlinear dielectric response of arbitrary perovskite superlattice sequences
我们对短周期铁电超晶格的非线性介电响应进行了第一性原理计算。我们不仅计算和存储的总极化，但也Wannier为基础的个别原子层的极化，作为电位移场的函数，并使用这些信息来构建一个模型，能够预测的非线性介电响应的任意超晶格序列。我们证明了我们的方法的成功应用，由SrTiO $_3$，CaTiO $_3$，和BaTiO $_3$层的超晶格。
2008-05-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Atomic-scale observation of geometric frustration in a fluorine-intercalated infinite layer nickelate superlattice
本研究利用4D-STEM和EELS技术探究了NdNiO2+x/SrTiO3超晶格中的F离子插层，发现氟化引发几何重构与多面体畸变，导致正交晶相及不同畴的形成，揭示了局部无序的F离子分布，为原子级阴离子掺杂调控提供重要见解。
2024-08-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Cross-sectional imaging of individual layers and buried interfaces of graphene-based heterostructures and superlattices
通过将各种二维（2D）原子晶体[1]堆叠在彼此的顶部，可以创建具有设计的电子特性的多层异质结构和器件[2-5]。然而，在组装过程中，各种吸附物被困在层之间，这不仅影响了所得的质量，而且还阻止了由范德华相互作用维持的真正的人造层状晶体的形成，而是通过污染物形成胶合在一起的层压材料。透射电子显微镜（TEM）显示，石墨烯和氮化硼单层（两种最佳表征的2D晶体）被碳氢化合物密集覆盖（即使在高真空中热退火后），并且仅显示出适合原子分辨率成像的小的干净斑块[6-10]。这一观察似乎不利于创造具有原子级尖锐界面的范德华材料和异质结构的任何现实前景。在这里，我们采用横截面TEM来观察几种石墨烯-氮化硼异质结构的侧视图。我们发现，被困的碳氢化合物分离成孤立的口袋，离开界面原子清洁。此外，我们观察到一个明确的界面粗糙度和封装的石墨烯的电子质量之间的相关性。这项工作证明了原子层精度组装异质结构的概念，并提供了他们的第一个TEM图像。
2012-09-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Phononic band structure engineering for high-Q gigahertz surface acoustic wave resonators on lithium niobate
千兆赫频率的声子与固体中的电子、光子和原子系统相互作用，因此在信号处理、传感和量子技术中有广泛的应用。表面声波（SAW）谐振器，限制表面声子可以在这样的集成声子系统中发挥至关重要的作用，由于小的模式尺寸，低损耗，和有效的电转换。迄今为止，在千兆赫频率下实现SAW谐振器的高品质（Q）因子和小声子模式尺寸一直具有挑战性。在这里，我们提出了一种方法来设计紧凑的高Q值SAW谐振器上的锂硼酸盐工作在千兆赫兹的频率。我们通过实验验证了设计，并证明了Q因子在室温下超过$2\times10^4$（$6\times10^4$在4开尔文）和模式面积低至$1.87 λ^2$。这是通过声子能带结构工程实现的，其提供了具有低机械损耗的高限制。我们的SAW谐振器的频率Q积（fQ）大于$10^{13}$。这些高fQ和小模式尺寸SAW谐振器可以使量子声子学和集成的声子，光子和固态量子比特的混合系统中的应用。
2019-05-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
KPROJ: A Program for Unfolding Electronic and Phononic Bands
该研究介绍了KPROJ程序，它基于k投影方法展开超胞模型材料的电子和声子能带结构，支持局域能带分析并与多种第一性原理代码对接，提升了材料能带计算的效率与灵活性。
2025-04-16 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Topological optical and phononic interface mode by simultaneous band inversion
Université Paris-Saclay, CNRS, Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies (C2N)（巴黎萨克雷大学，法国国家科学研究中心，纳米科学与技术中心）
本研究通过GaAs/AlAs多层结构实现光和声的同时带倒置，产生共定位的界面模式，验证了其在光学反射率和相干声子生成中的应用，并提出工程规则。
2020-07-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Revisiting the charge-density-wave superlattice of 1$T$-TiSe$_2$
Brookhaven National Laboratory（布鲁克海文国家实验室）；University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；Stanford University（斯坦福大学）；SLAC National Accelerator Laboratory（SLAC国家加速器实验室）
研究通过选区电子衍射揭示1$T$-TiSe$_2$中两种不同且空间分离的电荷密度波相，修正了原有原子位移模式，为理解其非对称电子序和不稳定性提供了新基础。
2025-02-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Interplay of electronic structure and atomic ordering on surfaces: Momentum-resolved measurements of Cs atoms adsorbed on a Ag(111) substrate
表面状态介导的表面吸附物之间的相互作用可以用于制造自组织纳米结构，如二维超晶格的吸附原子。使用角分辨光电子能谱，我们提供的实验证据表明，这些相互作用可以通过吸附物引起的表面势垒的改变来彻底修改。这反过来又会导致吸附物的排序发生重大变化。对于所研究的Cs原子吸附在Ag（111）上的例子，我们的动量分辨测量揭示了表面态费米波矢量在覆盖率约为0.03 ML时增加了$\sim$ 100%。我们的研究结果解开了迄今为止令人费解的和意想不到的小晶格常数在吸附原子超晶格观察到这个系统的起源。
2012-03-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Localized Energy States Induced by Atomic-Level Interfacial Broadening in Heterostructures
École Polytechnique de Montréal（蒙特利尔理工学院）；Applied Materials Inc.（应用材料公司）
研究通过理论模型预测异质结构中因亚纳米弥散诱导的局域化能级，实验验证了其光学吸收扩展及原子级弥散的非破坏性探测方法。
2022-03-28 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Fractionally delta-doped oxide superlattices for higher carrier mobilities
氧化物异质结构中的二维电子气系统是新现象的重要场所。在这里，我们表明，通过使用分数δ掺杂来控制界面的LaxSr 1-xTiO 3/SrTiO 3人工氧化物超晶格的组成，填充控制的二维绝缘体-金属转变可以实现。d-电子带填充的原子尺度控制，这反过来又有助于调整的有效质量和密度的载流子，被发现是一个迷人的路线，大大提高载流子迁移率。
2012-09-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ruddlesden-Popper faults in LaNiO3/LaAlO3 superlattices
结合电子能量损失谱的扫描透射电子显微镜是用来研究LaNiO 3/LaAlO 3超晶格上生长的（La，Sr）AlO 4与不同的单层厚度，这是已知的控制其电子性能。的薄膜的微观结构的原子水平上的研究和观察到的缺陷的作用进行了讨论的背景下，不同的属性。两种类型的Ruddlesden-Popper故障被发现，这是二维或三维。衬底表面的台阶会诱发常见的平面Ruddlesden-Popper故障。与此相反，三维排列的Ruddlesden-Popper故障，其尺寸在纳米范围内，是由于在薄膜生长过程中形成的局部堆垛层错。此外，超晶格的界面被发现表现出不同的尖锐度，但微观结构并不依赖于单层厚度。
2012-03-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Atomistic Engineering of Phonons in Functional Oxide Heterostructures
声子工程，即，晶体中的集体晶格振动对于操纵材料的物理性质如热输运、电子-声子相互作用、晶格振动的限制和光学偏振是必不可少的。声子工程的大多数方法在很大程度上限于典型半导体的高质量异质结构。然而，人工工程的声子在各种材料的功能特性，如复杂的氧化物，将产生前所未有的应用相干可调声子在未来的量子声学器件。在这项研究中，我们展示了人工工程的声子在原子级SrRuO 3/SrTiO 3超晶格，其中可调谐的声子模式，通过共焦拉曼光谱观察。特别地，相干超晶格导致声学声子色散的回折，导致太赫兹频域中的带折叠声学声子。我们可以通过原子尺度的精确厚度控制进一步微调频率从1到2 THz。此外，我们观察到一个极性光学声子起源于人工氧化物超晶格中的局部反转对称性破缺，表现出涌现功能。我们的方法的原子级异质结构的复杂氧化物将大大扩展材料系统的量子声学器件，特别是与功能集成的可行性。
2022-02-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Generating derivative structures: Algorithm and applications
我们提出了一个算法生成所有衍生超结构-任意父结构和任意数量的原子类型。该算法以几何无关的方式枚举超晶格和原子构型。关键概念是使用与每个超晶格相关的商群来确定所有唯一的原子构型。该算法的运行时间与发现的独特结构的数量成线性关系，我们展示了几个应用程序，演示了如何将该算法用于材料设计问题。我们预测了Cd-Pt和Pd-Pt体系中一种全新的晶体结构，以及富Pd和富Pt二元体系中几种新的基态。
2008-04-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Reconciling monolayer and bilayer $J_{\rm eff} = 1/2$ square lattices in hybrid oxide superlattice
限制在二维结构中的原子层的数量对电子和磁性至关重要。单层和双层$J_{\rm eff} = 1/2$正方形晶格是众所周知的例子，其中额外层的存在将XY各向异性转变为$c$轴各向异性。我们报告的混合SrIrO $_3$ /SrTiO $_3$超晶格，集成单层和双层正方形晶格在一个分层结构的实验实现。通过同步加速器X射线衍射，共振X射线磁散射，磁化强度和电阻率测量，我们发现，混合超晶格表现出的性能是不同的单层和双层系统，不能解释一个简单的除了他们。特别是，整个混合超晶格订单同时通过一个单一的反铁磁过渡的温度类似的双层系统，但所有的$J_{\rm eff} = 1/2$时刻主要指向$ab$ -平面类似的单层系统。结果表明，在混合超晶格结构中使具有正交性质的单层和双层彼此接近是稳定在均匀结构中无法获得的独特状态的有力方法。
2022-03-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Photoemission from buried interfaces in SrTiO3/LaTiO3 superlattices
我们测量了SrTiO_3/LaTiO_3超晶格的光电子能谱，其中最上层的SrTiO_3层的厚度是可变的。在化学突变的SrTiO 3/LaTiO 3界面处观察到有限的相干光谱权重和清晰的费米截止，表明在莫特绝缘体LaTiO 3和能带绝缘体SrTiO 3之间的界面处发生"电子重构“。对于SrTiO_3/LaTiO_3界面在高温（~ 1000 ℃）下退火，这导致Sr/La原子相互扩散，从而形成La_（1-x）SrxTiO_3-like材料，发现非相干部分的强度显著降低，而具有尖锐费米截止的相干部分由于电荷的扩散而增强。层动力平均场理论计算很好地再现了这些重要的实验特征。
2006-04-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
