Molecular dynamics simulation of the ferroelectric phase transition in GeTe: displacive or order-disorder?
GeTe的相变的实验研究提供了关于相变的性质的矛盾的结论。考虑到人们对GeTe技术应用的兴趣日益浓厚，解决这些争议至关重要。为此，我们提出了一个分子动力学研究的结构相变GeTe使用机器学习原子间的潜力从头算的准确性。首先，我们计算了临界温度以上的最近邻键的径向分布函数的不对称形状，与以前的研究一致。然而，我们表明，这种效果是不一定与有序-无序相变，可以发生作为一个结果，大的非谐性。接下来，我们详细研究了序参量在相变附近的静态和动态性质，发现了有序-无序和位移相变的指纹。
2022-10-12 cond-mat.mtrl-sci
Field-induced ultrafast modulation of Rashba coupling at room temperature in ferroelectric $α$-GeTe(111)
Rashba材料已经成为自旋电子学原型设备中自旋-电荷转换的理想场所。其中，$α$ -GeTe（111）是一种非中心对称的铁电（FE）半导体，其强自旋-轨道相互作用引起巨Rashba耦合。它的室温铁电性最近被证明是一种基于可切换极化的新型高能效非易失性存储器件。目前基于电场的应用，写入和读取过程可以通过使用飞秒（fs）光脉冲来胜过，这需要探索在该时间尺度上对铁电性的可能控制。本文利用时间和角度分辨光电子能谱（tr-ARPES）研究了$α$ -GeTe（111）的电子能带结构的室温瞬态动力学。我们的实验揭示了由表面光电压（SPV）介导的fs时间尺度上的Rashba耦合的超快调制，即对应于晶格畸变增强13%的增加。这为控制$α$ -GeTe（111）和量子异质结构中的FE半导体材料中的FE极化开辟了途径。
2022-04-25 cond-mat.mtrl-sci
Optical properties of cubic and rhombohedral GeTe
本文报道了GeTe在立方NaCl和菱形铁电结构中的光学性质的计算。菱形铁电畸变使带隙从0.11 eV增加到0.38 eV。值得注意的是，即使在高达5 eV的高能量下，也发现了光学性质的实质性变化。结果进行了讨论，在有关的键合的GeTe和相变材料的基础上。
2013-05-08 cond-mat.mtrl-sci
Promising Ferroelectricity in 2D Group IV Tellurides: a First-Principles Study
基于第一性原理计算，我们研究了二维IV族碲化物XTe（X=Si，Ge和Sn）的铁电性质，重点研究了GeTe的铁电性质. 2D IV族碲化物在能量上优选具有铰链状结构和面内自发极化的正交相。单层GeTe的本征居里温度Tc高达570 K，并可以通过施加拉伸应变迅速提高。面外电场可以有效地降低用于极化反转的矫顽场，扩展其用于调节极化反转动力学的潜力。双层GeTe的铁电相仍为基态。结合这些优点，2D GeTe是一种有前途的候选材料，用于实际的集成铁电应用。
2017-07-19 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectric control of the giant Rashba spin orbit coupling in GeTe(111)/InP(111) superlattice
GeTe由于其巨大的体Rashba自旋轨道耦合（SOC）而赢得了新的研究兴趣，并成为新的多功能材料之父，即，铁电Rashba半导体本文采用第一性原理计算研究了铁电半导体超晶格GeTe（111）/InP（111）界面上的Rashba SOC。揭示了界面电场和铁电场对Rashba SOC的贡献。一个大的调制Rashba SOC和反转的自旋极化是通过切换铁电极化。GeTe（111）/InP（111）超晶格的研究对于铁电Rashba半导体在自旋场效应晶体管中的应用具有重要意义。
2017-06-26 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Spin-resolved electronic structure of ferroelectric α-GeTe and multiferroic Ge1-xMnxTe
碲化锗具有特殊的自旋-轨道耦合效应和铁电晶格极化引起的对称性破缺，为电调谐和电开关自旋电子器件的研究开辟了广阔的前景。通过Mn掺杂α-GeTe主晶格，该系统成为具有磁电性质的多铁性半导体，其中电极化的强度、磁化强度和自旋织构相互耦合。采用自旋和角度分辨的光电子能谱在体和表面敏感的能量范围内，并通过改变偶极跃迁矩阵元素，我们解开体，表面和表面的电子结构的共振态，并确定选定的参数的自旋纹理。从我们的研究结果中，我们得到了一个适合实验数据和第一性原理理论预测的α-GeTe表面电子结构的综合模型，并讨论了Rashba型自旋分裂在外加B场和E场操纵下的非常规演化.
2017-08-14 cond-mat.mtrl-sci
Spin Hall effect in prototype Rashba ferroelectrics GeTe and SnTe
铁电Rashba半导体（FERSC）是近年来新兴的一类自旋电子学材料。自旋和极性自由度之间的特殊耦合导致了一些特殊的性质，包括Rashba自旋织构的铁电切换，这表明电子的自旋可以仅通过使用电场来控制。在这方面，最近的实验研究揭示了两个原型的FERSC，碲化锗和碲化锡的电荷到自旋的相互转换现象，出现非常相关。在这里，我们采用密度泛函理论计算，研究自旋霍尔效应（SHE）在这些材料中，并表明它可以是大的铁电或顺电结构。我们进一步探讨了在半导体中实际实现SHE所需的掺杂与确定FERSC中Rashba相关现象的极性畸变之间的兼容性，但自由载流子可以抑制这种兼容性。基于对这些材料中驱动铁电性的孤对电子的分析，我们发现GeTe中的极性位移可以持续到超过$\sim 10^{21}$ /cm $^{3}$的临界空穴浓度，而SnTe中的微小畸变在最小掺杂水平下消失。最后，我们估计了掺杂结构的自旋霍尔角，并证明了自旋霍尔效应确实可以在极性相中实现。我们相信，自旋霍尔效应、Rashba自旋织构和铁电性共存于一种材料的证实，将有助于设计新型的无磁场工作的多功能自旋电子学器件。
2019-07-09 cond-mat.mtrl-sci
Unveiling the complete dispersion of the giant Rashba split surface states of ferroelectric $α$-GeTe(111) by alkali doping
$α$ -GeTe（111）是一种非中心对称的铁电材料，其强的自旋-轨道相互作用在体相和表面产生巨大的Rashba分裂态。体带隙内的表面态的详细分散体仍然是一个悬而未决的问题，因为它们位于电子结构的未被占据的部分，使它们无法静态角分辨光电子能谱。我们表明，这一困难可以克服通过在原位钾掺杂的表面，导致一个刚性的80毫电子伏的表面状态到占用状态的转变。因此，我们非常详细地解决了它们的色散，并突出了它们在$\barΓ$点的交叉，与密度泛函理论计算相比，明确证实了Rashba机制。
2020-07-23 cond-mat.mtrl-sci
Surface versus bulk contributions to the giant Rashba splitting in the ferroelectric α-GeTe(111) semiconductor
在具有破缺反转对称性的系统中，自旋轨道耦合（SOC）产生电子态的Rashba型自旋分裂，表现为带的k依赖分裂。虽然以前大多数研究都集中在二维电子系统上，但最近在一系列碲化铋中发现了这种拉什巴效应的三维（3D）形式。尽管这些材料表现出非常大的自旋分裂，但它们缺乏关于功能化的重要性质，即切换或调节自旋织构的可能性。这种限制可以在一类新的功能材料中克服，这些材料显示Rashba分裂耦合到铁电性：铁电Rashba半导体（FERS）。使用自旋和角度分辨光电子能谱（SARPES），我们表明，GeTe（111）形成了这一类的主要成员，显示复杂的自旋纹理的Rashba分裂表面和体带所产生的本征反转对称性破缺所造成的铁电极化体（FE）。除了纯粹的表面和体状态，我们发现表面-体共振态（SBR）的波函数纠缠的旋量从体积和表面的贡献。在费米能级，它们的杂化导致非常规的自旋拓扑结构，具有共手性螺旋和伴随的能隙开放。GeTe（111）表面和SBR态使半导体表面导电。同时，我们的SARPES数据证实了GeTe是一种窄禁带半导体，这表明GeTe（111）电子态具有理论上难以预测的自旋特性。由于Rashba带中自旋的螺旋度与FE极化的方向有关，因此这项工作为半导体自旋输运性质的全电非易失性控制铺平了道路。
2015-03-17 cond-mat.mtrl-sci
Domain wall migration-mediated ferroelectric switching and Rashba effect tuning in GeTe thin films
本研究提出GeTe薄膜中畴壁迁移介导铁电翻转的机制，发现其能量势垒为66.8 meV/nm²，并证实该过程可调控由相反电极化层竞争产生的净Rashba效应，为GeTe器件设计奠定基础。
2024-04-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Conduction Band Structure and Ultrafast Dynamics of Ferroelectric $α$-GeTe(111)
本研究利用高重复频率极紫外飞秒激光的时间分辨ARPES，首次测定了铁电α-GeTe(111)全布里渊区的导带结构与0.85 eV间接带隙，探究了其非平衡载流子动力学及主导散射机制，为相关理论计算提供了实验参考。
2025-06-12 cond-mat.mtrl-sci
The origin of the lattice thermal conductivity enhancement at the ferroelectric phase transition in GeTe
IV-VI族热电材料接近结构相变是其大声子非谐性和固有低晶格热导率$κ$的主要原因之一。而在$700$ K附近的铁电相变处，GeTe的$κ$增加。使用第一性原理计算与温度相关的有效势方法，我们表明，这种上升的$κ$是负热膨胀的菱形相和增加的声子寿命在高对称相的后果。负的热膨胀增加声子群速度，这抵消了增强的声子模式的非谐性，并提高$κ$接近的相变中的菱形相。在立方相的非谐力常数的急剧下降增加的声子寿命和$κ$。在相变附近的强非谐性导致声子功率谱的非洛伦兹形状。为了解释这些影响，我们实现了一种新的方法计算$κ$的基础上的绿色-久保方法，并发现玻尔兹曼输运方程低估$κ$附近的相变。我们的研究结果阐明了结构相变对$κ$的影响，并为设计更好的热电材料提供指导。
2021-02-22 cond-mat.mtrl-sci
Magnetism and Spin Dynamics in Room-Temperature van der Waals Magnet Fe$_5$GeTe$_2$
二维（2D）范德瓦尔斯（vdWs）材料最近引起了很多关注。然而，这些材料中的大多数具有远低于室温的居里温度，使得将它们纳入器件应用具有挑战性。本工作合成了室温vdW磁性晶体Fe $_5$ GeTe $_2$，居里温度T $_c = 332$ K，并利用振动样品磁强计（VSM）和宽带铁磁共振（FMR）谱研究了其磁性。实验中沿c轴（H $\parallel$ c）和ab平面（H $\parallel$ ab）施加外磁场，温度范围为300 K ~ 10 K。我们发现H $\parallel$ c和H $\parallel$ ab病例之间存在相当大的Landé g因子差异。在这两种情况下，Landé g因子值偏离g = 2。这表明轨道角动量对磁矩的贡献。铁磁共振测量表明，Fe $_5$ GeTe $_2$具有与坡莫合金相当的阻尼常数。随着温度的降低，线宽变宽。结合VSM数据，我们的测量结果表明Fe $_5$ GeTe $_2$在较低温度下从铁磁转变为亚铁磁.我们的实验突出了关键信息的磁性状态和自旋散射过程中的Fe $_5$ GeTe $_2$，促进理解磁性的Fe $_5$ GeTe $_2$，导致实现的Fe $_5$ GeTe $_2$为基础的室温自旋电子器件。
2021-09-14 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectric control of the spin texture in germanium telluride
在没有磁场或辅助铁磁材料的情况下，半导体中自旋的电操纵代表了自旋电子学的圣杯。Rashba效应的使用是非常有吸引力的，因为依赖于k的自旋分裂是由电场引起的。到目前为止，只有微小的影响，在二维电子气（2DEG）已被利用。最近，GeTe已经被预测为具有巨大的Rashba样分裂的体带，起源于由于铁电极化的反转对称性破缺。在这项工作中，我们表明，GeTe（111）表面与向内或向外铁电极化显示相反的意义上的自旋循环体Rashba带，所看到的自旋和角分辨光电发射实验。我们的研究结果代表了第一个实验演示的铁电控制的自旋纹理在半导体，一个根本的里程碑，对开发的非易失性电开关自旋纹理的GeTe自旋电子器件。
2017-07-21 cond-mat.mtrl-sci
Gate-tunable Room-temperature Ferromagnetism in Two-dimensional Fe$_3$GeTe$_2$
材料研究一直是现代纳米电子器件发展的主要推动力。特别是，磁性薄膜的研究已经彻底改变了自旋电子器件的发展;识别新的磁性材料是改善器件性能和新器件范例的关键。二维范德瓦尔斯晶体的出现创造了新的可能性。这类材料保持其化学稳定性和结构完整性，直到单层，并且原子级薄，易于通过各种栅极调制进行调谐。最近的实验表明，在低温下，在绝缘的Cr $_2$ Ge $_2$ Te $_6$和CrI $_3$中获得二维铁磁有序是可能的。在这里，我们开发了一种新的器件制造技术，并成功地从层状金属磁体Fe $_3$ GeTe $_2$中分离出单层用于磁输运研究。我们发现，巡游铁磁性坚持在Fe $_3$ GeTe $_2$下降到单层的面外磁晶各向异性。铁磁转变温度$T_c$在原始Fe $_3$ GeTe $_2$薄片中受到抑制。然而，离子门显著地将$T_c$升高至室温，显著高于本体$T_c$的205开尔文。二维Fe $_3$ GeTe $_2$中的门可调室温铁磁性为基于原子级薄范德瓦尔斯晶体的潜在电压控制磁电子学开辟了机会。
2018-03-06 cond-mat.mtrl-sci
Triple point fermions in ferroelectric GeTe
GeTe铁电材料由于存在三重点和II型Weyl费米子而呈现出有趣的多重非平凡电子能带结构拓扑结构，这远远超出了以前报道的由外场控制的巨大Rashba自旋分裂.利用自旋和角分辨光电子能谱结合从头算密度泛函理论，导出了铁电体在三相点附近的独特自旋织构，这种织构是由一个自旋简并带和两个自旋分裂带沿铁电晶轴交叉而成的.这一致地揭示了自旋缠绕数与时间反演对称性和洛伦兹不变性相结合，这被认为是在布里渊区的两个三点对相等。这些丰富的效应为研究凝聚态系统中的非平凡现象和多组分费米子开辟了广阔的前景。
2020-12-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Room temperature magnetic vortices in the van der Waals magnet Fe$_5$GeTe$_2$
本文研究限域对Fe$_5$GeTe$_2$范德华磁体磁态的影响，发现12纳米厚微结构在弱面外磁场下可稳定室温磁涡旋，但限域不能显著提高其居里温度。
2025-07-04 cond-mat.mtrl-sci
Dynamical, dielectric, and elastic properties of GeTe
采用第一性原理密度泛函理论研究了低温菱面体相GeTe的动力学、介电和弹性性质。我们报告的电子能带，声子色散曲线，电子和低频介电张量，红外反射率，玻恩有效电荷，弹性和压电张量，并与现有的理论和实验结果进行比较，以及与其他铁电材料的类似数量，在适当的情况下。
2008-05-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Microscopic Insights for Beyond Room-Temperature Ferromagnetism in Ni doped Two-Dimensional Fe$_5$GeTe$_2$
本研究通过密度泛函理论结合动力学平均场理论与蒙特卡洛模拟，发现Ni替位掺杂可将二维Fe₅GeTe₂单层的居里温度提升至约400 K，揭示了Fe5-Fe4交换作用及电子关联的调控机制，为室温自旋电子器件应用提供了理论支撑。
2023-05-07 cond-mat.mtrl-sci
Pervasive beyond room-temperature ferromagnetism in a doped van der Waals magnet: Ni doped Fe$_5$GeTe$_2$ with $T_{\text{C}}$ up to 478 K
在低维磁系统中，如准二维范德瓦尔斯（vdW）磁体中，长程磁序的存在引起了人们对新物理现象的深入研究。vdW Fe $_N$ GeTe $_2$（$N$ = 3，4，5; FGT）族由于其磁性的巨大可调谐性而是例外的。特别地，在$N$ = 5（F5 GT）下观察到高于室温的铁磁有序温度（$T_{\text{C}}$）。在这里，我们的研究表明，通过在F5 GT中用镍（Ni）取代铁（Fe），实现了创纪录的高$T_{\text{C}}$ = 478（6）K。重要的是，普遍的，超室温铁磁性存在于几乎整个掺杂范围的Ni-F5 GT的相图。我们认为，这一惊人的观察Ni-F5 GT可能是由于几个因素，其中结构改变增强三维磁耦合可能是关键的增强铁磁秩序。
2022-05-27 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectric control of magnetic skyrmions in two-dimensional van der Waals heterostructures
磁性Skyrmions是一种手性纳米自旋织构，通常由Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskiii-Moriya interaction，Dzyaloshinski-Moriya interaction，Dzyaloshinski-Moriya interaction）引起。最近，在二维（2D）范德华（vdW）铁磁材料（例如Fe $_{3}$ GeTe $_{2}$）中已经观察到磁skyrmion。Skyrmions的电控制对于它们在低功耗存储技术中的潜在应用是重要的。在这里，我们预测，在Fe $_{3}$ GeTe $_{2}$单层的铁电体和磁性skyrmions可以通过相邻的2D vdW铁电体在$_{2}$ Se $_{3}$的铁电极化控制。基于密度泛函理论和原子自旋动力学模型，我们发现Fe $_{3}$ GeTe $_{2}$ /In $_{2}$ Se $_{3}$ vdW异质结中界面对称性破缺产生了相当大的缺陷.我们证明了铁电极化反转可以控制自旋的大小，从而导致Skyrmion的产生和湮灭。此外，我们还发现在In $_{2}$ Se $_{3}$ /Fe $_{3}$ GeTe $_{2}$ /In $_{2}$ Se $_{3}$异质结构中，随着铁电开关反转Skyrmion手征而改变.预测的电控skyrmion形成可能是有趣的自旋电…
2022-04-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Unraveling effects of electron correlation in two-dimensional Fe$_{n}$GeTe$_{2}$ (n=3, 4, 5) by dynamical mean field theory
Fe $_{n}$ GeTe $_{2}$系统是一种新发现的二维范德华材料，在室温下具有磁性。属于Fe $_{n}$ GeTe $_{2}$类的子系统是特殊的，因为它们表现出位置相关的磁性行为。本文采用第一性原理计算对Fe $_{n}$ GeTe $_{2}$（$n$ = 3，4，5）（FGT）体系的磁性和电子关联效应进行了临界评价.已经使用了三种不同的从头算方法，即，i）标准密度泛函理论（DFT），ii）结合静态电子相关（DFT+U）和iii）包括动态电子相关效应（DFT+DMFT）。我们的结果表明，DFT+DMFT是最准确的技术，正确地再现磁相互作用和实验观察到的转变温度。由于DFT+U方法得到的结构参数、磁矩和交换相互作用值不准确，因此该方法不适用于FGT族。这类材料的磁性的正确测定是重要的，因为它们是有前途的候选人在室温下的自旋输运和自旋电子学应用。
2022-12-16 cond-mat.mtrl-sci
Anharmonic stabilization and lattice heat transport in rocksalt $β$-GeTe
Peierls-Boltzmann输运方程与三阶非谐晶格动力学计算相结合，已被广泛应用于块体晶体晶格热导率（$κ_{l}$）的模拟。然而，它的应用与结构相变在相对较高的温度下的材料从根本上受到挑战的晶格不稳定性（虚声子模式）的存在。此外，它的精度受到没有高于三阶声子散射过程的影响，这在德拜温度附近/以上是很重要的。在这封信中，我们提出了一个有效的方案，结合温度诱导的非谐声子重整化和四声子散射来解决这两个理论挑战。我们应用该方案研究了GeTe的晶格动力学和热输运性质，GeTe在700 K左右经历了从菱面体$α$ -GeTe到岩盐$β$ -GeTe的二级铁电相变.我们对高温相$β$ -GeTe在800 K的研究结果证实了温度效应对$β$ -GeTe稳定性的影响。我们发现，仅考虑三声子散射导致显著高估$κ_{l}$的3.8~W/mK在800 K，而包括四声子散射减少$κ_{l}$到1.7~W/mK，一个值与实验相当。为了探索进一步抑制$κ_{l}$的可能性，我们表明，将$β$与重阳离子如Pb和Bi合金化可以有效地将$κ_{l}$降低到约1.0 W/mK，而通过纳米结构化，样品尺寸需要在10 nm左右以实现$κ_{l}$的相当降低。
2018-09-06 cond-mat.mtrl-sci
Anisotropic electron-phonon coupling and chiral phonons in van der Waals room temperature ferromagnet Fe$_{5}$GeTe$_{2}$
Indian Institute of Technology Kharagpur（印度理工学院卡拉格普尔分校）；Institute of Nuclear Physics, Polish Academy of Sciences（波兰科学院核物理研究所）；Jawaharlal Nehru University（贾瓦哈拉尔·尼赫鲁大学）；Sungkyunkwan University（成均馆大学）
本研究通过温度、波长和偏振依赖的拉曼测量及第一性原理计算，揭示了铁五锗碲中各向异性电子-声子耦合和手性声子的存在，以及其在范德瓦尔磁性材料中的应用潜力。
2026-05-12 cond-mat.mtrl-sci
Anomalous temperature-induced volume contraction in GeTe
最近对相变材料GeTe、Ge $_2$ Sb $_2$ Te $_5$和相关化合物的兴趣激增促使我们比以前更详细地重新审视GeTe中的结构相变。本文用高分辨中子粉末衍射方法研究了GeTe的菱形到立方铁电相变。在309 ~ 973 K的宽温度范围内测定了结构参数的温度依赖性。我们的研究结果清楚地表明，在从菱方相到立方相的相变中，异常体积收缩为0.6%。为了更好地理解GeTe的相变和伴随的反常体积减小，我们基于密度泛函理论进行了声子计算。目前的调查结果也进行了讨论相对于获得的实验数据的GeTe单晶。
2015-02-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
First-principles theory of giant Rashba-like spin-splitting in bulk ferroelectrics
最近在某些体铁电体中观察到了大的类Rashba自旋劈裂。与相对论Rashba效应相反，电子带的手征自旋织构和大的自旋劈裂强烈地依赖于带的性质和原子的自旋轨道耦合。我们确定，这可以追溯到所谓的轨道Rashba效应，也在批量。这导致了对带的轨道组成的额外依赖，这对于完整的效应图像至关重要。对GeTe铁电体的第一性原理计算结果验证了模型的关键预测。
2018-02-15 cond-mat.mtrl-sci
Coherent phonon study of (GeTe)$_{l}$(Sb$_{2}$Te$_{3}$)$_{m}$ interfacial phase change memory materials
在室温和高于RESET-SET相变温度下，对界面相变存储（iPCM）材料（[（GeTe）$_{2}$（Sb $_{2}$ Te $_{3}$）$_{4}$ ] $_{8}$和[（GeTe）$_{2}$（Sb $_{2}$ Te $_{3}$）$_{1}$] $_{20}$）以及常规Ge $_{2}$ Sb $_{2}$ Te $_{5}$合金进行时间分辨反射率测量。在高温阶段，在iPCM样品中清楚地观察到相干声子，而在合金中诱导了相干声子的急剧衰减。这种差异强烈表明，在相变过程中的iPCM的原子重排是远远小于在合金。这些结果是一致的独特的相变模型，其中的准一维位移的Ge原子发生iPCM和常规的非晶-结晶相变发生的合金。
2014-10-01 cond-mat.mtrl-sci
Large-area van der Waals epitaxy and magnetic characterization of Fe$_3$GeTe$_2$ films on graphene
磁性二维材料和异质结构的可扩展制造是缩小当前自旋电子器件和开发新型自旋电子应用的关键一步。在这里，我们报告的层状磁性金属Fe $_3$ GeTe $_2$的范德华（vdW）外延-具有高度可调性能和室温铁磁性的高前景的二维晶体-直接在石墨烯上采用分子束外延。形貌和结构表征证实了大面积、连续Fe $_3$ GeTe $_2$ /石墨烯异质结构薄膜的实现，该异质结构薄膜具有稳定的界面和良好的结晶质量。此外，磁输运和X射线磁性圆二色性研究证实了一个强大的平面外铁磁性的层，相当于国家的最先进的剥离片从散装晶体。这些结果是高度相关的vdW异质结构结合Fe $_3$ GeTe $_2$与其他层状晶体，如过渡金属二硫属化物的多功能，原子薄的设备的实现的晶片级生长的进一步研究。
2021-04-19 cond-mat.mtrl-sci
Large-area synthesis of ferromagnetic Fe$_{5-x}$GeTe$_{2}$/graphene van der Waals heterostructures with Curie temperature above room temperature
本文通过在外延石墨烯上范德华外延 Fe$_{5-x}$GeTe$_{2}$，实现大面积、界面锐利且居里温度高于300 K的铁磁二维异质结，并保持石墨烯高电子质量。
2023-03-17 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
An effective spin model on the honeycomb lattice for the description of magnetic properties in two-dimensional Fe$_3$GeTe$_2$
针对二维Fe$_3$GeTe$_2$的磁特性研究，提出基于二分蜂窝晶格的简化有效自旋模型，可复现传统模型结果且更适用于大规模模拟，同时探讨了双轴应变对其铁磁有序稳定的作用。
2023-11-10 cond-mat.mtrl-sci
Interfacial crystal Hall effect reversible by ferroelectric polarization
通过电压控制自旋相关性质，不涉及磁化翻转，对于低功率自旋电子学具有显著的优势。在这里，我们预测，界面晶体霍尔效应（ICHE）可以用于这一目的。我们表明，ICHE可以发生在异质结构组成的补偿反铁磁金属和非磁性绝缘体，由于在界面处的对称性降低，它可以是可逆的，如果反铁磁层之间的两个相同的铁电层对称分层。我们明确证明了这一现象，使用密度泛函理论计算的三种材料系统：MnBi $_{2}$ Te $_{4}$ /GeI $_{2}$和拓扑在$_{2}$ Te $_{3}$ /MnBi $_{2}$ Te $_{4}$ /In $_{2}$ Te $_{3}$范德华异质结构，和GeTe/Ru $_{2}$ MnGe/GeTe异质结构组成的三维材料。我们发现，这三个系统揭示了一个相当大的ICHE，而后两个表现出量子ICHE和ICHE，分别与铁电极化可逆。我们的提议为压控自旋电子学开辟了另一个方向，并提供了尚未探索的异质结构设计功能器件的可能性。
2021-02-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Scanning probe imaging of coexistent ferromagnetism and ferroelectricity at room temperature
通过标准铁电和铁磁磁滞回线测量和各种扫描探针显微镜，研究了名义成分为PbTi_（0.5）Fe_（0.5）O_（3-d）的新型材料的薄膜中铁磁性和铁电性的室温共存。磁畴和铁电畴都在材料的同一空间区域中观察到，这意味着在该系统中的相共存。对于这两个序参量，样品形态强烈影响畴壁的粗糙度。
2006-11-03 cond-mat.mtrl-sci
Detection of Image Potential States above the vacuum level in GeTe
Université de Fribourg（弗里堡大学）；University of West Bohemia in Pilsen（比尔森西波希米亚大学）
研究通过光电子能谱法在GeTe中发现真空能级以上持续存在的图像势态，并揭示其成因。
2025-12-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ferroelectric and anti-ferroelectric coupling in superlattices of paraelectric perovskites at room temperature
从外延SrTiO $_3$ /BaZrO $_3$超晶格的介电和结构测量的结果揭示的属性，不能简单地解释在单膜上的组成材料的测量。对于大的超晶格周期性（20/20和38/38结构，即其中每个SrTiO 3和BaZrO 3层分别为20或38个晶胞厚的样品），电容-电压曲线指示室温铁电性。对于较小的周期性（7/7和15/15），观察到反铁电型行为，表明单个极性层之间的强耦合。这与最近的二次谐波产生结果一致[A.Q. Jiang等人，J.Appl.Phys.93，1180（2003）]中的方法来研究SrTiO $_3$ /BaTiO $_3$超晶格中的有序性。然而，这里研究的结构的两种成分都是顺电的。应变诱导室温铁电性在SrTiO $_3$和这些层之间的距离依赖性耦合提出的机制，导致所观察到的行为。
2003-06-17 cond-mat.mtrl-sci
Electron transport and scattering mechanisms in ferromagnetic monolayer Fe$_3$GeTe$_2$
本文通过第一性原理计算与模型方法研究单层Fe$_3$GeTe$_2$的载流子散射机制，发现电子-声子相互作用主导输运，磁有序显著影响电子-声子耦合，解释了居里温度附近的亚线性电阻率行为，并给出室温电阻率本征极限约为35 μΩ·cm。
2023-02-21 cond-mat.mtrl-sci
Observation of room-temperature ferroelectricity in tetragonal strontium titanate thin films on SrTiO3 (001) substrates
研究了在SrTiO 3（001）基片上沉积的钛酸锶（STO）薄膜的铁电性能。STO层在SrTiO 3衬底上相干生长，没有面内晶格弛豫，但其面外晶格常数随着沉积过程中氧压的降低而增加。使用压电响应力显微镜和P-V测量，我们表明，我们的tetrahydrosto薄膜具有室温铁电性。我们讨论了所观察到的铁电性的可能来源。
2007-07-02 cond-mat.mtrl-sci
Phonon hydrodynamics in crystalline GeTe at low temperature
采用第一性原理密度泛函方法和线性化Boltzmann输运方程的直接解，系统地分析了GeTe晶体的低温热输运.广泛的热输运模拟，从室温到低温温度，揭示了在低温下GeTe声子流体动力学制度的出现。晶界散射的减少被发现发挥了至关重要的作用，随着umklapp和正常的散射在低温下的发散趋势，在容纳的流体动力学制度。正常，umklapp，和其他电阻过程的平均散射率被区分为一个宽范围（4 - 300 K）的温度和用于识别各种声子输运制度。因此，晶格热导率，声子传播长度，和热扩散率随温度的变化，与这些运输制度（弹道，流体动力学，和动力学），已被彻底调查。晶格热导率的模态分解和热扩散率随不同散射过程的区别揭示了GeTe中低温下主要声子模和声子散射过程的丰富信息。此外，动力学-集体模型被用来阐明声子散射的流体力学行为，通过集体和动力学的贡献的热输运性质的相对研究。在这种情况下，克努森数估计通过特征的非局域长度和晶粒尺寸，这进一步量化的声子热输运的一致的流体动力学行为的GeTe。最后，声子空位散射GeTe的实现，和空位被发现强烈影响的流体动力学窗口，同时将其他电阻散射机制。
2020-09-24 cond-mat.mtrl-sci
Room Temperature Nanoscale Ferroelectricity in Magnetoelectric GaFeO3 Epitaxial Thin Films
我们展示了室温铁电性的磁电GaFeO 3的外延薄膜。压电力的测量结果表明，180度相移的piezoresponse开关时的电场表示纳米级铁电性外延薄膜的镓铁氧体。此外，在存在和不存在外部磁场的情况下的温度相关阻抗分析清楚地揭示了跨磁转变温度的显著磁介电效应。此外，我们的第一性原理计算表明，铁离子不仅负责亚铁磁性，如前所述，但也引起了所观察到的铁电性，使GFO一个独特的单相多铁性。
2013-07-31 cond-mat.mtrl-sci
On the room temperature ferroelectricity of hydrogen-bonded charge transfer crystals
基于哈伯德模型，对混合堆电荷转移分子晶体的反常铁电性进行了理论研究，并对其参数化进行了第一性原理计算.这种方法首先通过再现TTF-CA的温度诱导跃迁和电子极化来验证，然后将其应用于一系列新的氢键晶体，最近已声称具有室温铁电性。我们的分析表明，氢键系统提出了一个非常低的程度的电荷转移，因此支持一个非常小的极化。对实验数据的重新审视支持了我们的发现，并对这些系统的铁电性产生了怀疑。更一般地说，我们的建模允许合理化的电荷转移晶体中的铁电过渡的一般特征，并建议材料优化的设计原则。
2014-09-28 cond-mat.mtrl-sci
An antisite defect mechanism for room temperature ferroelectricity in orthoferrites
单相多铁性材料，允许铁电性和磁有序在室温以上共存是非常可取的，激励正在进行的研究机制，非常规铁电性的磁性氧化物。在这里，我们报告了一个反位缺陷机制的室温铁电性在外延薄膜的钇正铁氧体，YFeO 3，钙钛矿结构的倾斜反铁磁体。结合piezoresponse力显微镜，原子分辨元素映射与像差校正扫描透射电子显微镜和密度泛函理论计算表明，YFe反位缺陷的存在有利于促进铁电性的非中心对称畸变。这种机制预计类似于其他稀土正铁氧体，与稀土阳离子的半径上的极化的依赖。此外，垂直排列的纳米复合材料的磁致弹性氧化物CoFe2O4的支柱外延嵌入在YFeO3矩阵在室温下表现出强大的铁电性和亚铁磁性，以及显着的应变介导的磁电耦合效应。我们的工作揭示了反位缺陷在一系列磁性正铁氧体中提供铁电性的新机制中的独特作用，并进一步增强了该系列复合氧化物用于多铁性应用的功能。
2021-03-18 cond-mat.mtrl-sci
A switchable diode based on room-temperature two-dimensional ferroelectric α-In2Se3 thin layers
纳米尺度的室温铁电性是开发先进的非易失性高密度存储器的理想选择。然而，由于可能的临界厚度效应，在传统铁电体中达到薄膜极限是一个长期存在的挑战。范德华材料由于其稳定的层状结构、饱和的界面化学和弱的层间耦合，在超薄二维（2D）铁电体和器件应用方面具有广阔的前景。在这里，我们展示了一个可切换的室温铁电二极管构建在一个二维铁电α-In 2Se 3层薄至5 nm的石墨烯/α-In 2Se 3异质结的形式。α-In 2 Se 3薄膜具有本征的面外铁电性，其可逆电极化的强度的矫电场为~ $2 X 10^5 V/cm$，典型的铁电畴尺寸约为数十$μm^2$。由于α-In 2Se 3层的面外铁电性，石墨烯/α-In 2Se 3界面处的肖特基势垒可以通过改变外加电压来有效地调节，从而产生显著的开关双二极管效应，其开关比为~ $10^4$。我们的研究结果为开发基于二维铁电体的新型纳米电子器件提供了一种新的途径。
2018-03-13 cond-mat.mtrl-sci
Emergence of strong room-temperature ferroelectricity and multiferroicity in 2D-Ti$_3$C$_2$T$_x$ free-standing MXene film
二维（2D）多铁性材料是智能技术发展的关键候选材料。在这里，我们采用了一种简单的合成方法来实现人们期待已久的开发铁电和多铁性2D材料的梦想，特别是在称为MXenes的新型材料中。蚀刻的Ti $_3$ C $_2$ T $_x$ MXene首先在HF处理之后合成，然后进行分层工艺以成功合成自支撑Ti $_3$ C $_2$ T $_x$膜。然后将自支撑膜在室温下暴露于空气以及在不同温度下加热以形成衍生自Ti $_3$ C $_2$ T $_x$ MXene本身的TiO $_2$层。TiO $_2$是一种初期铁电材料，具有复合铁电相。结构和形貌分析证实了自支撑膜的成功合成，拉曼光谱揭示了不同相的TiO $_2$的形成。铁电体的测量表明，在室温下的一个明确的极化滞后回线。此外，在薄膜中观察到的磁滞表明在室温下的铁电和铁磁相之间的耦合的可能性。还进行了磁电耦合测试，其显示在施加的磁场下的清晰的、可切换的自发极化。这是首次报道室温下二维自支撑MXene薄膜中存在铁电相和多铁性耦合，这开辟了室温下基于二维材料的电和磁数据存储应用的可能性。
2022-07-02 cond-mat.mtrl-sci
Observation of room-temperature ferroelectricity in elemental Te nanowires
铁电体在低维存储器件中对于多位存储和高密度集成是必不可少的。极性结构是产生铁电性的必要前提，主要存在于化合物中。然而，它在元素材料中通常是罕见的，导致缺乏自发电极化的强度。在这里，我们报告了一个意想不到的室温铁电性少链碲纳米线。用压电响应力显微镜观察到了面外铁电回线和畴反转。通过密度泛函理论，我们将铁电性归因于层间孤对电子相互作用产生的离子位移。铁电极化可以引起沿Te链的输运的强场效应，支持自选通场效应晶体管。它使非易失性存储器具有高面内迁移率、零电源电压、多级电阻状态和高开/关比。我们的工作为具有极性结构的元素铁电体提供了新的机会，并为低功耗电子器件和内存计算设备等应用铺平了道路。
2022-11-08 cond-mat.mtrl-sci
Thermal cycling induced alteration of the stacking order and spin-flip in the room temperature van der Waals magnet Fe$_5$GeTe$_2$
该研究利用X射线与中子散射揭示，淬火Fe$_{5-δ}$GeTe$_2$首次冷却时在约110 K发生ABC到AA堆垛的不可逆一级转变，并解释其磁矩方向与居里温度变化。
2022-09-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
(Fe$_{1-x}$Ni$_{x}$)$_{5}$GeTe$_{2}$: an antiferromagnetic triangular Ising lattice with itinerant magnetism
基于第一性原理计算，提出了一个三角晶格上的反铁磁伊辛模型来解释Fe $(1)$对的有序性和Fe $_5$ GeTe $_2$（F5 GT）中$\sqrt{3}$ $\times $ $\sqrt{3}$超结构的形成，并预测了Ni掺杂F5 GT（Ni-F5 GT）中类似超结构的存在.我们的研究表明，F5 GT系统可以被认为是著名的反铁磁伊辛模型在三角晶格上的结构实现。基于超结构，海森伯朗道哈密顿量，考虑到海森伯相互作用和纵向自旋涨落，实现描述磁性在F5 GT和Ni-F5 GT。我们揭示了与Fe（1）相关的受抑磁相互作用，通过微小的Ni掺杂（$x \leq 0.2 $）调节，是实验观察到的Ni-F5 GT中$T_c$增强到478 K的原因。我们的计算表明，在低掺杂水平，单层Ni-F5 GT具有几乎相同的磁相图的块体，这表明在这个Ni掺杂的二维系统的普遍超过室温铁磁性。
2022-09-20 cond-mat.mtrl-sci
Purely in-plane ferroelectricity in monolayer SnS at room temperature
2D范德华铁电半导体已经成为一个有吸引力的构建块，具有巨大的潜力，提供多功能的纳米电子学。虽然已经报道了几个成就，在铁电电阻开关的平面外的2D铁电体下降到单层，一个纯粹的平面内的铁电还没有实验验证在单层厚度。在此，微米尺寸的单层SnS生长在云母上的物理气相沉积，和面内铁电开关表现出在室温下（RT）的两端器件。SnS通常被认为表现出奇偶效应，其中中心对称性仅在奇数层中断裂以表现出铁电性。然而，值得注意的是，一个强大的RT铁电性存在于SnS低于15层的临界厚度与奇数和偶数层。奇偶效应的缺乏可能源于与云母衬底的相互作用，这表明控制多层SnS的堆叠顺序的可能性，超出单层中的铁电性的限制。这项工作将为基于SnS作为面内铁电体新平台的纳米铁电应用铺平道路。
2020-06-18 cond-mat.mtrl-sci
Strain Induced Relaxor-type Ferroelectricity Near Room Temperature in Delafossite CuCrO2
采用固相反应法合成了CuCrO2多晶样品。对这些样品进行了温度相关的介电测量、同步辐射X射线衍射（SXRD）、热释电电流和拉曼光谱测量。在CuCrO_2（铜铁矿家族的一员）体系中，在室温附近存在弛豫型铁电性的证据已经被提出。介电常数和频率色散的宽的最大值的存在表明在室温附近的CuCrO2的弛豫型铁电性。仔细分析温度相关的SXRD数据和拉曼光谱数据表明，扭曲的CrO6八面体，是引起应变的样品。由于这种应变，极性区域在非极性基质中形成，这在样品中产生弛豫型铁电性。CrO6八面体的规则化和拉曼光谱中无序诱导峰在高温下的消失可能是在该样品中观察到的介电异常背后的原因。目前的研究表明，在室温附近的弛豫型铁电性是CuCrO2系统的固有特性，使其成为一个迷人的材料进行进一步探索。
2020-01-16 cond-mat.mtrl-sci
Room Temperature Ferroelectricity and Electrically Tunable Berry Curvature Dipole in III-V Monolayers
通过第一性原理计算，预测了III-V族AB型单层具有室温铁电性，展示了电场可调的Berry曲率偶极矩与非线性霍尔电流，并证实其在高效铁电隧道结等下一代存储器件中的应用潜力。
2024-05-29 cond-mat.mtrl-sci
Emergent room-temperature ferroelectricity in spark-plasma sintered DyCrO$_3$ and LaCrO$_3$
通过放电等离子烧结在DyCrO$_3$和LaCrO$_3$中实现了室温铁电性，并发现LaCrO$_3$在290 K反铁磁有序，成为近室温多铁性材料。
2023-06-24 cond-mat.mtrl-sci
Strain-Induced Room-Temperature Ferroelectricity in SrTiO$_3$ Membranes
复合氧化物异质外延的进展突出了利用应变工程通过晶格失配来控制薄膜异质结构中的铁电性的巨大潜力。然而，这种方法缺乏产生大的和连续可变的应变状态的能力，从而限制了设计和调节铁电膜的期望性质的潜力。在这里，我们观察和探索动态应变诱导铁电性SrTiO $_3$层压独立的氧化膜上的可拉伸的聚合物衬底。利用扫描探针显微镜，光学二次谐波产生测量和原子模型的组合，我们证明了强大的室温铁电性在SrTiO $_3$与2.0%的单轴拉伸应变，证实了180°铁电畴和400 K的外推转变温度的显着特征。我们的工作揭示了利用氧化物膜在环境友好的无铅氧化物中产生和增强铁电性的巨大潜力，这对非易失性存储器和微波电子学等应用具有很大的希望。
2020-05-18 cond-mat.mtrl-sci
Investigation of Room Temperature Ferroelectricity and Ferrimagnetism in Multiferroic AlxFe2-xO3 Epitaxial Thin Films
多铁性材料开辟了在电子设备中设计新功能的可能性，具有低能耗。然而，很少有材料在室温下表现出多铁性，这对于实际使用至关重要。AlxFe_（2-x）O_3（x-AFO）薄膜属于k-Al_2 O_3家族，具有室温亚铁磁性和极性晶体结构。然而，由于薄膜电阻率低，在室温下很难实现其铁电性能。本文采用脉冲激光沉积法在SrTiO_3衬底上制备了低泄漏的x-AFO（0.5 <= x <= 1）外延薄膜<111>。磁性测量证实了室温亚铁磁性的薄膜，但居里温度被发现是由沉积条件的影响。第一性原理计算表明，铁电畴切换发生通过剪切面内的氧层，并预测了24 uC/cm 2的高极化值。然而，实际的铁电测量表明，极化是两个订单less. Presence的多个面内畴，反对相邻畴的极化切换，被认为是观察到的小极化的原因。比较介电弛豫研究和铁电表征表明，氧空位缺陷有助于畴壁运动，这反过来又有利于极化切换。
2019-03-27 cond-mat.mtrl-sci
Prediction of an Extended Ferroelectric Clathrate
利用第一性原理计算，我们预测了一个轻量级的室温铁电碳-硼框架的主/客体笼形结构。与广泛使用的商业铁电体相比，具有组成ScB $_3$ C $_3$的该铁电体笼形物表现出高极化密度和低质量密度。分子动力学模拟显示自发极化与温和的室温以上的T $_c$的$\sim$ 370 K，这意味着大的磁化率和可能的大电热和压电常数在室温下。我们的发现为一类新的铁电材料开辟了可能性，这些材料具有广泛的应用潜力。
2020-08-14 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectric Rashba Semiconductors as a novel class of multifunctional materials
在现代材料科学中，新的性质、效应或微观机制的发现往往是由对将几种功能结合成单一化合物的追求所驱动的：不仅是后者功能的并列，而且特别是它们的耦合，可以在基本凝聚态物理和技术中开辟新的视野。半导体自旋电子学也不例外。在这种情况下，我们通过密度泛函模拟发现，当相当大的自旋轨道耦合与铁电性相结合时，例如在GeTe中，人们获得了新的多功能材料-称为铁电Rashba半导体（FERSC）-其中，由于巨大的Rashba自旋分裂，自旋织构是可控的，并通过电场切换。这种特殊的自旋-电耦合可以在诸如硫属化物的小间隙绝缘体中找到天然的运动场，并且可以为电控半导体自旋电子学领域带来全新的资产
2014-02-07 cond-mat.mtrl-sci
Giant electrocaloric effect in the thin film relaxor ferroelectric 0.9 PbMg_(1/3)Nb_(2/3)O_3 - 0.1 PbTiO_3 near room temperature
我们最近在350 nm的溶胶-凝胶PbZr_（0.95）Ti_（0.05）O_3薄膜中观察到了巨大的电热效应（12 K，25 V）。本文报道了弛豫铁电体0.9PbMg_（1/3）Nb_（2/3）O_3 - 0.1PbTiO_3的260 nm溶胶-凝胶薄膜在居里温度60 ℃附近具有巨大的电热效应（5 K，25 V）。这种工作温度的降低拓宽了在新型冷却系统中的应用潜力。
2006-04-11 cond-mat.mtrl-sci
