Polar State in Freestanding Strontium Titanate Nanoparticles
制备了单分散钛酸锶纳米粒子并对其进行了详细的研究。结果发现，~10 nm的制备的化学计量的纳米粒子是在一个极性的结构状态（可能具有铁电性能）在一个很宽的温度范围内。一个四元结构，与可能减少的电子杂化被发现作为颗粒尺寸减小。在10 nm颗粒中，在20和300 K之间没有看到局部Ti偏离中心的变化。结果表明，纳米图案的SrTiO 3可用于数据存储组装纳米粒子阵列的应用中，化学稳定性，温度稳定性和低毒性是关键问题。
2014-08-27 cond-mat.mtrl-sci
Localized electronic states induced by defects and possible origin of ferroelectricity in strontium titanate thin films
已经研究了包括氧空位的几种缺陷配置，作为所报道的钛酸锶（STO）薄膜的室温铁电性的可能来源[Appl. Phys. Lecture. 91，042908（2007）]。第一性原理计算表明，Sr-O-O空位复合物在SrTiO 3的带隙中产生深局域态，而不影响其绝缘性能。这些结果与从光学透射和X射线吸收测量确定的电子结构变化一致。这项工作开辟了利用氧空位及其复合物作为钙钛矿氧化物薄膜（包括STO）铁电性来源的途径。
2008-09-18 cond-mat.mtrl-sci
Vacancy defect positron lifetimes in strontium titanate
报道了未掺杂、电子辐照和Nb掺杂SrTiO_3单晶的正电子湮没寿命谱测量结果。用两种不同的第一性原理方案计算了理想晶格和空位缺陷的正电子寿命。Sr空位缺陷相关的正电子寿命从测量Nb掺杂，电子辐照，和真空退火的样品。未掺杂的晶体表现出缺陷寿命组件占主导地位的陷阱Ti空位相关的缺陷。
2008-10-23 cond-mat.mtrl-sci
Polarization of thin films of barium-strontium titanate under external electric field
发展了平面几何条件下Ba_（0.8）Sr_（0.2）TiO_3薄膜在外加电场作用下相变的朗道理论。在模型计算中引入了垂直于薄膜-衬底界面取向的界面范德华场Ez= 1.1 × 10^8 V/m，以解释实验观察到的极化行为作为平面电场的函数。构造并讨论了薄膜的Ez -失配应变相图.
2010-08-06 cond-mat.mtrl-sci
Tuning the Magnetic and Electronic Properties of Strontium Titanate by Carbon Doping
采用第一性原理计算和广义梯度近似（GGA）及GGA+U方法研究了不同碳掺杂结构的钛酸锶的磁性和电子性质.研究结果表明，碳掺杂SrTiO 3的结构稳定性、电子性质和磁性强烈依赖于碳掺杂之间的距离。在GGA和GGA+U计算中，当碳掺杂剂是最近邻时，掺杂结构是稳定的，并具有双掺杂的特征，这可以归因于随着C-C距离变小，伴随着更强的C-C杂化和更弱的C-Ti杂化的C-C二聚体对的形成。随着C-C距离的增加，在GGA计算中，C掺杂的SrTiO 3从n型半金属变为铁磁/反铁磁半金属和反铁磁/铁磁半导体，而使用GGA+U方法，它从半金属半导体变为铁磁半金属和反铁磁半导体。我们的工作表明，定制的C掺杂SrTiO 3的磁性和电子性能的可能性，这可能会提供一些指导，以扩大钛酸锶作为磁性或光电材料的应用。
2020-12-20 cond-mat.mtrl-sci
Multiferroic Domain Dynamics in Strained Strontium Titanate
在钛酸锶中施加双轴应变可以诱导多铁性，导致铁电畴和反铁畸变畴共存。通过设计施加在晶格上的应变的大小和符号可以用于调节这两种现象之间的相变和相互作用。利用光学二次谐波产生，我们报告了从中心对称的4/mmm相的铁电毫米2的过渡，其次是反铁电畸变过渡到耦合铁弹-铁电毫米2相的钛酸锶薄膜在双轴拉伸应变0.94%。计算结果与理论第一性原理和相场预测相吻合。直接成像所产生的铁电相变域，并在电场下切换演示使用压电力显微镜。非线性光学结合相场模拟表明，占主导地位的多铁性畴反转机制是通过耦合的90度铁电-铁弹畴壁运动。更广泛地说，这些共存的铁电（极性）和反铁磁畸变旋转（轴向）现象的研究可能与共存的铁电（极性）和磁（轴向）现象的多铁性有关。
2006-09-22 cond-mat.mtrl-sci
Impedance spectroscopy, dielectric and magnetic study of M-type Strontium hexaferrite and its modified systems by Cobalt (Co) and Titanium (Ti)
采用固相反应法成功制备了M型六方晶系锶铁氧体及其钴、钛改性体系。X射线衍射和扫描电镜分析结果表明，各体系均为单相结构，晶粒生长良好，尺寸在微米级。在选定的频率和温度范围内的阻抗谱和介电性能进行了研究。用振动样品磁强计对六角锶铁氧体和钴掺杂六角锶铁氧体进行了室温磁-氢环研究。研究发现，晶粒、晶界和电极极化对所有体系的介电弛豫和导电机制都有显著影响。从M-H环研究发现，Co改性体系的矫顽场显著降低。
2016-11-17 cond-mat.mtrl-sci
Quantifying work function differences using low-energy electron microscopy: the case of mixed-terminated strontium titanate
对于许多应用，重要的是以高横向分辨率测量表面的局部功函数。低能量电子显微镜经常用于这一目的，因为它在原则上非常适合，因为它结合了高分辨率成像和对局部静电势的高灵敏度。然而，对于具有不同功函数的区域的表面，与功函数不连续性相关联的横向静电场不可避免地使低能电子偏转，从而在这些不连续性附近引起伪影。我们使用光线跟踪模拟表明，这些文物延伸超过数百纳米，并导致高估的真实功函数差附近的不连续性的一个因素为1.6，如果使用标准的图像分析方法。我们证明了在混合终止钛酸锶表面，比较LEEM数据与详细的射线跟踪模拟导致更强大的估计的功函数的差异。
2018-12-14 cond-mat.mtrl-sci
Structural Properties of Two-Dimensional Strontium Titanate: A First-Principles Investigation
本文通过第一性原理研究二维SrTiO₃的结构稳定性，发现其TiO₆八面体旋转角为三维块体的两倍且随厚度减小，并利用分子动力学模拟确定其类立方相出现在1000 K以上，揭示了二维钙钛矿中独特的层间耦合与高温相行为。
2023-04-12 cond-mat.mtrl-sci
Domain walls in strontium titanate
采用密度泛函理论计算了钛酸锶中的孪晶畴壁。两个可能的畴壁的特点。畴壁类型由在畴壁的任一侧上的体心四面体SrTiO $_3$中的八面体旋转的相对相位设定。畴壁的宽度估计为约3nm。
2019-09-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Critical Integrated Raman Scattering Intensity near the cubic-tetragonal phase transition in Strontium Titanate
着重介绍了RogerA. Cowley教授对晶体拉曼散射理论的贡献，并简要讨论了自1928年以来拉曼散射理论的发展。本文简要地讨论了用中子非弹性散射、喇曼散射、电顺磁共振测量和X射线及γ射线技术对锶钛进行的一些实验研究。利用Schwabl关于软模和中心峰的半唯象理论，我们导出了（a）具有三峰结构的单声子格林函数和（b）包含一个阻尼准谐声子下的硬模和一个三峰软模声子的双声子格林函数。本文从格林函数出发，发展了位移相变附近的前体有序诱导拉曼散射。利用群论方法，我们预测了在临界温度以上和以下硬模频率附近，对临界喇曼散射有贡献的锶钛中的喇曼激活模。计算了在临界温度以上和以下硬模频率附近的临界积分拉曼散射强度和双声子背景拉曼散射强度。结果显示出与在一些实验观察中观察到的相同的趋势。
2006-07-14 cond-mat.mtrl-sci
Unipolar resistive switching in cobalt titanate thin films
报道了多晶钙钛矿型钴钛氧化物（CoTiO 3 ~ CTO）薄膜的10 4量级的巨阻开关、长达10 4 s的长时间电荷保持特性、非重叠的SET和SET电压、低阻态欧姆特性和高阻态空间电荷限制电流（SCLC）特性。对LRS和HRS状态进行了阻抗谱研究，这表明在电阻切换后仅体电阻发生变化，然而，在两种状态下体电容值都有很小的变化（<10%，在pF范围内）。这些结果表明，在LRS状态下，电流细丝在并联配置的许多小电容器中断开电容器，这进而在两种状态下提供相同的电容，即使相位角有90度变化和正切损耗的变化顺序。
2017-03-10 cond-mat.mtrl-sci
Thermal tunability in terahertz metamaterials fabricated on strontium titanate single crystal substrates
我们报告了一个实验演示的热调谐的谐振频率在平面太赫兹超材料组成的金开口环谐振器阵列上制作的大块单晶钛酸锶（SrTiO 3）基板。将超材料从409 K开始冷却到150 K，与其室温谐振相比，导致谐振频率偏移约50%，并且谐振强度变化很小。共振位移是由于钛酸锶的温度依赖性折射率（或介电常数）。该实验为利用高介电常数衬底和复合金属氧化物材料的温度敏感特性设计可调谐太赫兹器件开辟了途径。
2011-02-17 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Structural phase transitions in Ruddlesden-Popper phases of strontium titanate: {\em ab initio} and inhomogeneous Ginzburg-Landau approaches
本文首次系统地{ \em ab initio}研究了钛酸锶（Sr $_{1+n}$ Ti $_n$ O $_{3n+1}$）的Ruddlesden-Popper（RP）相的反铁电畸变（AFD）序随压缩外延应变和相数$n$的变化。我们发现所有RP相在一个显着的应变范围内表现出AFD顺序，恢复散装AFD顺序为$\sim 1/n^2$。一个广义的Ginzburg-Landau哈密顿量，包括八面体间的相互作用再现我们的{ \em从头算}结果以及，打开一条途径，了解其他纳米结构的钙钛矿系统。
2010-08-19 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Low temperature state in strontium titanate microcrystals using in situ multi-reflection Bragg coherent X-ray diffraction imaging
本研究利用原位多反射布拉格相干X射线衍射成像测量钛酸锶微晶低温应变，发现50 K处可能形成应变诱导的铁电相，而105 K四方相变无局部应变变化。
2025-01-24 cond-mat.mtrl-sci
First principle electronic, structural, elastic, and optical properties of strontium titanate
我们报道了立方SrTiO $_{3}$钙钛矿的自洽从头算电子，结构，弹性和光学性质。我们的非相对论计算采用了广义梯度近似（GGA）势和原子轨道线性组合（LCAO）形式。我们的计算的显着特点源于解决自洽的方程组描述的GGA，使用Bagayoko-Zhao-Williams（BZW）方法。我们的结果与实验结果一致，后者是可用的。特别是，我们的理论，间接带隙为3.24 eV，实验晶格常数为3.91 Ω，与实验非常吻合。我们预测，平衡晶格常数为3.92电子伏特，相应的间接带隙为3.21电子伏特和体积模量为183 GPa。
2012-03-23 cond-mat.mtrl-sci
Transition from reconstruction towards thin film on the (110) surface of strontium titanate
金属氧化物的表面通常被重构为具有与块体的简单终止显著不同的几何形状和组成。这样的结构也可以被视为外延在衬底上的外延膜。在这里，SrTiO 3（110）表面的重建研究结合扫描隧道显微镜，透射电子衍射和X射线吸收光谱，并与密度泛函理论计算分析。虽然SrTiO 3（110）总是以二氧化钛的覆盖层终止，但随着密度的增加，其结构从nx 1和2xn切换。同时，Ti原子的配位从角共享四面体的网络转变为具有八面体配位锶的桥接单元的边缘共享八面体的双层。从nx1到2xn重构的这种转变是从假晶稳定的四面体网络向八面体二氧化钛薄膜的转变，其中在表面处从八面体氧化锶单元消除应力。
2016-02-10 cond-mat.mtrl-sci
Dynamic Magnetoelectric Effects in Bulk and Layered composites of Cobalt Zinc Ferrite and Lead Zirconate Titanate
研究了钴锌铁氧体、Co_（1-x）Zn_xFe_2 O_4（x=0-0.6）和锆钛酸铅的体材料和多层膜的低频磁电耦合。在大块样品中，横向和纵向耦合是弱的，是相同的大小。ME相互作用的显著加强在层状结构中是明显的，ME电压系数比散装样品高10-30倍。层状复合材料研究的重要发现如下。(i)横向耦合比纵向耦合强。(ii)ME相互作用的强度取决于Zn取代，x=0.4时最大。(iii)体积和静态磁场的ME电压系数的依赖性分析揭示了弱耦合的铁磁-压电界面。(iv)界面耦合k随着Zn取代而增加，并且k与x的曲线显示出以x=0.4为中心的最大值。(iv)锌辅助的增强归因于铁氧体中的有效的磁-机械耦合。
2003-07-23 cond-mat.mtrl-sci
Determination of the Anisotropy of Permittivity of Quantum Paraelectric Strontium Titanate
钛酸锶（SrTiO $_3$）的介电性能以前已经报道了从室温到低温的相互矛盾的结果。在这项工作中，电容率的精确测量进行同时测量横向电和横向磁谐振模式在一个单晶。它明确地表明，介电常数是各向同性的，在室温下的介电常数的顺序$316.3\pm2.2$通过测量不同的电场极化的多个模式。当晶体冷却到5 K并经历众所周知的相变时，我们发现材料变得单轴各向异性，平行于样品的圆柱z轴的介电常数与垂直于样品的圆柱z轴的介电常数之比在6 K以下高达2.4。
2015-08-30 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Room-temperature magnetoelectric coupling in strontium titanate
通过空位工程在钛酸锶中实现室温磁电耦合，铁电与铁磁共存于780K，逆磁电耦合系数达498ps/m，机制为氧空位跳跃。该工作为设计室温单相多铁性材料开辟了新途径。
2025-04-23 cond-mat.mtrl-sci
Metallicity and superconductivity in doped strontium titanate
钛酸锶是一种宽禁带半导体，由于量子涨落而避免了铁电不稳定性。这种接近导致静态库仑相互作用的强屏蔽，并为在液氦温度下具有极高流动性载流子的非常稀的金属的出现铺平了道路。在变暖时，流动性下降了几个数量级。然而，金属性持续高于室温，即使当表观平均自由程低于电子波长。超导不稳定性在极低的浓度和Migdal-Eliashberg近似的边界之外生存。人们普遍怀疑稀超导性和夭折的铁电性之间有密切的联系。本文简要介绍了钛酸锶作为绝缘体、金属和超导体的研究进展。
2018-11-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Synthesis and Characterization of Strontium Doped Barium Titanates using Neutron Diffraction Technique
在本研究中，结构的变化，由于逐步掺杂的Sr在钛酸钡进行了研究，通过X射线和中子粉末衍射技术。采用PVA蒸发法合成了Ba_（1-x）Sr_xTiO_3（x=0.0，0.5和1.0）样品，并通过X射线衍射实验证实了样品的纯度。之后，进行了中子衍射实验和衍射数据分析的Rietveld最小二乘数据精修方法使用计算机程序RIETAN-2000和FullProf，以确定各种晶体结构参数。阳离子和阴离子的位置坐标也确定从数据细化的方法，证实了Ba和Sr原子具有四面体A网站和Ti原子具有八面体B网站的所有三个样品BaTiO 3，Ba0.5Sr0.5TiO 3，和SrTiO 3，分别。此外，晶格参数值表明，Ba_（1-x）Sr_xTiO_3结构在x=0.5之前的某个时刻经历了从四方相到立方相的相变。观察到的和计算的配置文件之间的一致性是极好的，以及与以前报道的值一致。此外，对电荷密度测量进行了基于MEM的分析。
2020-07-02 cond-mat.mtrl-sci
Stoichiometric Epitaxial Strontium Titanate Thin Films on Silicon by High-Temperature Sr Segregation
Imec；Department of Materials Engineering (MTM), KU Leuven（荷语鲁汶大学材料工程系）；Physics Department, Jean Monnet University（圣艾蒂安让·穆内大学物理系）；Department of Information Technology (INTEC), Photonics Research Group, Ghent University（根特大学信息与科技学院光子学研究组）
研究通过后退火处理富Sr的SrTiO3/Si(001)外延薄膜，利用两种Sr偏析机制去除过量Sr，实现化学计量比钙钛矿层，提高晶体质量。
2026-06-08 cond-mat.mtrl-sci
Strain and ferroelectric soft mode induced superconductivity in strontium titanate
我们研究了应变对SrTiO $_3$超导电性的影响。假设一个铁电模式，在拉伸应变下软化是负责的耦合，在临界温度和超导载流子密度的范围内的增加被预测，而超导圆顶的峰值移向较低的载流子密度。在二维中使用Ginzburg-Landau方法，我们发现临界温度对应变的线性依赖性：如果序参量和不同方向的应变之间的耦合不同，而它们的总和是固定的，则可以理解单轴和双轴（均匀）应变下的不同行为。
2017-12-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Dislocation response to electric fields in strontium titanate: A mesoscale indentation study
Institute for Applied Materials, Karlsruhe Institute of Technology（卡尔斯鲁厄理工学院应用材料研究所）；Department of Materials and Earth Sciences, Technical University of Darmstadt（达姆施塔特工业大学材料与地球科学系）
本研究通过介观刻痕法探讨了铁锈石中电场对位错响应的影响，发现高密度位错降低了介电击穿强度并影响位错运动机制。
2025-09-14 cond-mat.mtrl-sci
Recombination kinetics of a dense electron-hole plasma in strontium titanate
我们研究了由名义上纯的SrTiO $_3$在吸收产生高密度电子空穴对的强皮秒激光脉冲后发射的蓝绿光的纳秒级时间衰减。两个独立的组件中确定的荧光信号，显示不同的动力学与不同的激发强度，并可以分别建模为一个双分子和单分子的过程。解释所观察到的相互作用的电子和空穴极化子的复合动力学提出。
2007-12-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.optics
Sizeable suppression of thermal Hall effect upon isotopic substitution in strontium titanate
我们报告测量的原始和同位素取代钛酸锶单晶的热霍尔效应。我们发现$SrTi^{16}O_3$和$^{18}O$富集的$SrTi^{18}O_3$样品之间的霍尔热导率有两个数量级的差异。在大多数温度范围内，$SrTi^{18}O_3$中的热霍尔电导率（$κ_{xy}$）的大小与纵向热导率（$κ_{xx}$）的大小成比例，这表明声子介导的热霍尔效应。然而，它们在它们的最大值的温度上偏离，并且热霍尔角比（$|κ_{xy}/κ_{xx}|$）在低于铁电居里温度$T_c$ ~ $25 K$时显示出有害的减小行为。这一观察结果表明了一种新的潜在机制，因为传统的情况无法解释声子谱中微小变化的差异。值得注意的是，在$SrTi^{18}O_3$的热霍尔电导率和迅速降低的热霍尔角比的幅度的差异与量子临界波动的强度在这个位移铁电体。这种关系指出了钛酸锶的量子临界物理学与其热霍尔效应之间的联系，这是解释非磁性绝缘系统中奇异现象的一个可能的线索。
2020-12-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Impact of dislocation densities on the microscale strength of single-crystal strontium titanate
本文通过调控单晶SrTiO3位错密度并结合微柱压缩与透射电镜，揭示了位错密度对室温微尺度脆性-塑性转变及屈服强度非单调变化的影响，为位错基陶瓷器件设计提供指导。
2025-04-05 cond-mat.mtrl-sci
Effects of spin-orbit interaction and electron correlations in strontium titanate
我们发现，在SrTiO $_3$的导带中的布洛赫态产生的高度各向异性跳跃的子带来自Ti $t_{2g}$轨道和自旋轨道耦合，混合这些轨道之间的相互作用。由于主轴之一的近平带特性，在足够高的掺杂，这些布洛赫态变得不稳定，相对于电子相互作用，导致莫特样单重关联。这些发现可能与SrTiO $_3$的异常电子性质有关，包括其不寻常的超导电性。
2023-01-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Torque magnetometry of an amorphous-alumina/strontium-titanate interface
我们报告的扭矩磁强计测量的氧化物异质结构组成的非晶Al $_2$ O $_3$薄膜生长在结晶SrTiO $_3$衬底（$a$ -AO/STO）的原子层沉积。我们发现一个扭矩响应，类似于以前的研究结晶LaAlO $_3$ /SrTiO $_3$（LAO/STO）异质界面，与强烈的各向异性磁有序的界面的平面。与结晶LAO不同，非晶Al $_2$ O $_3$是非极性的，表明在氧化物界面处的平面磁性是可能的，而没有在极化突变模型内产生的强内部电场。我们讨论了我们的研究结果的背景下，目前的理论努力来解释磁性晶体LAO/STO。
2014-12-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Metallicity without quasi-particles in room-temperature strontium titanate
将缺氧钛酸锶冷却到液氦温度导致其电阻率下降几个数量级。电阻率的温度依赖性在低温极限变为T $^{2}$之前遵循粗略的T $^{3}$行为，正如费米液体中所预期的那样。在这里，我们表明，大约立方电阻率高于100 K对应的制度，准粒子的平均自由程是短于电子波长和原子间距离。这些标准定义了Mott-Ioffe-Regel限值。超过这个极限是奇怪的金属性的标志，这发生在钛酸锶远低于室温，与其他钙钛矿。我们认为，T $^{3}$ -电阻率不能被占的电子-声子散射的布洛赫-Gruneisen和考虑一个替代方案的基础上，Landauer传输的个别掺杂剂托管大极化子。在此温度范围内，载流子迁移率、介电常数与横光学软模频率之间存在标度关系。提供对这一观察的解释是对理论的挑战。
2017-07-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Persistent Optically Induced Magnetism in Oxygen-Deficient Strontium Titanate
钛酸锶（SrTiO $_3$）是复合氧化物电子学新兴领域的基础材料。虽然SrTiO $_3$的电子和光学性质已经被研究了几十年，但最近已成为新的材料研究焦点，部分原因是在SrTiO $_3$和其他氧化物之间的界面处发现了磁性和超导性。氧空位的形成和分布可能在这些效应中起重要作用，但尚未完全理解。此外，最近的签名磁化栅SrTiO $_3$有进一步的利益，在这种名义上的电磁材料的涌现。在这里，我们观察到的光诱导和持续的磁化在缺氧SrTiO $_{3-δ}$使用磁圆二色性（MCD）光谱和SQUID磁强计。这种零场磁化出现在低于~ 18 K，在低于10 K持续数小时，并且可以通过亚带隙（400- 500 nm）光的偏振和波长进行调谐。这些效应只发生在缺氧的样品中，揭示了原型氧化物材料中磁性，晶格缺陷和光之间的详细相互作用。
2014-01-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Oxygen Vacancies at Dislocation Core Modulate Plasticity in Strontium Titanate
Ames National Laboratory（艾姆斯国家实验室）；North Carolina State University（北卡罗来纳州立大学）；Karlsruhe Institute of Technology（卡尔斯鲁厄理工学院）；Iowa State University（爱荷华州立大学）；University of Virginia（弗吉尼亚大学）
研究通过结合透射电镜与分子动力学模拟，揭示了氧空位密度与位错运动之间的关系，发现位错环的氧空位分布影响塑性行为。
2026-05-01 cond-mat.mtrl-sci
Phase diagram of electrostatically doped Strontium Titanate (SrTiO3)
双电层晶体管配置已被用于静电掺杂绝缘SrTiO_{3}的单晶。在这里，我们报告的结果，这样的掺杂在宽范围的温度和载流子浓度采用离子液体作为栅极电介质。令人惊讶的结果是，随着载流子浓度的增加，一个明显的载流子密度依赖的导体-绝缘体转变，一个制度的异常霍尔效应，这表明磁有序，并最终出现超导性。在绝缘和超导状态之间的边界附近可能出现磁序，这让人想起某些复杂化合物中与量子临界行为相关的效应。
2011-03-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Extended Mean-Field Theory for the 2D Hubbard Model in Degenerate Dilute Electron Gases: Fluctuations, Superconducting Dome, and Interaction Mechanisms in Strontium Titanate
School of Materials Science and Engineering, Guilin University of Electronic Technology（桂林电子科技大学材料科学与工程学院）
研究揭示了氧化锶钛中超导穹顶、电荷密度波与相互作用机制，通过扩展均场理论分析了电子涨落及配对行为，为稀疏电子系统中提高临界温度提供理论依据。
2026-02-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Thermal transport and phonon hydrodynamics in strontium titanate
我们提出了一个研究的热导率，$κ$，在未掺杂和掺杂的钛酸锶在很宽的温度范围内（2-400 K）和检测不同的制度的热流。在未掺杂的SrTiO $_{3}$中，$κ$在低于其峰值的温度和在窄的温度窗口中比立方更快地演化。先前在少数固体中观察到的这种行为被归因于声子的Poiffille流，预计当动量守恒散射事件超过动量退化事件时会出现。这种效应在掺杂剂存在下消失。在SrTi $_{1-x}$ Nb $_{x}$ O $_{3}$中，晶格热导率在低于平均掺杂剂间距离和声学声子的热波长变得相当的温度下开始显著降低。在高温状态下，热扩散率与温度的倒数成正比，前因子由声速和普朗克时间（$τ_{p}=\frac{\hbar}{k_{B}T}$）设置。
2018-03-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Surface magnetism of strontium titanate
SrTiO 3在氧化物电子学中起着核心作用。它是基于钙钛矿结构薄膜叠层的功能氧化物异质结构的选择衬底，并且其表面或与极性氧化物（例如LaAlO3）的界面可以由于电子重构或氧缺陷的存在而成为二维导体。在文献中有大量关于SrTiO 3的磁序的不一致的报道。在这里，我们报告了一个系统的实验研究，旨在建立如何以及何时SrTiO 3可以开发一个磁矩在室温下。来自四家不同供应商的抛光100、110或111晶体切片在750 °C真空退火前后进行了表征，无论是单晶还是粉末形式。在表面和本体中分析杂质含量。除了潜在的内在抗磁性的SrTiO 3，磁信号是三种类型的居里定律的敏感性，由于稀释磁性杂质在ppm水平，滞后，温度依赖性的铁磁杂质的贡献，和实际无滞后，缺陷相关的温度无关的组件，饱和在约200 mT。后一种成分是内在的。它通常是最大的，达到每平方纳米表面积10个玻尔磁子或更多，并在室温下的低场中主导磁响应。它与表面附近的缺陷有关，并且可以通过用Tiron（C6H4Na2O8S2）处理来破坏，Tiron是一种电子供体分子，在表面与钛形成强络合物。这种不寻常的高温铁磁响应的起源进行了讨论。
2016-06-30 cond-mat.mtrl-sci
Defect-induced photoluminescence of strontium titanate and its modulation by electrostatic gating
用He-Cd激光器的325 nm线激发SrTiO_3（STO）单晶，在20 K以下的几个温度下，将Ar ~+辐照STO单晶的光致发光（PL）谱与STO单晶、外延膜和非晶层的光致发光谱进行了比较。550 eV的Ar束照射激活三个明显可见的PL峰：蓝色（~430 nm），绿色（~550 nm），和红外（~820 nm）在室温下，使光致发光多色。讨论了SrTiO_3在~100 K以下PL特性的突变与其从立方对称到四方对称的反铁畸变结构相变的关系，这使其成为直接带隙半导体。的光致发光光谱也调谐的场效应晶体管的几何形状中的静电栅场。在20 K时，我们观察到背栅SrTiO 3的PL强度的最大增加~20%。
2015-12-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
T-square dependence of the electronic thermal resistivity in metallic strontium titanate
本文通过分离电子与声子热输运贡献，在铌掺杂钛酸锶中发现电子热阻率呈T平方依赖，并论证该行为无需Umklapp散射，为稀金属中T平方电阻率起源提供新解释。
2023-07-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Mesoscopic tunneling in strontium titanate
原子之间的空间相关性可以产生声学声子的能量色散的损耗。两个著名的例子是超流氦中的回旋子和金属中的科恩异常。本文报道了用中子非弹性散射方法观察到量子顺电SrTiO $_3$中横向声模的大幅度软化。在其他已知的情况下，这种软化发生在一个微小的波矢量意味着空间相关性延伸的距离长达40晶格参数。我们把这归因于局域应变和量子铁电涨落之间的耦合导致的介观涨落畴的形成。因此，绝缘SrTiO $_3$的基态的一个标志是杂化光声声子的出现。介观涨落畴在量子隧穿中起作用，这阻碍了有限宏观极化的出现。
2022-03-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Nickel-cobalt-titanate thin films - new sustainable magnetic oxides
采用脉冲激光沉积法在蓝宝石衬底上生长了单相镍钴钛酸盐薄膜，其化学式为A1+ 2xTi 1-xO 3，其中A为Ni 2+，Co 2+，-0.25<x<1。有一个大的窗口，其中Ni/Co比和x都可以独立选择。在原型钛铁矿和钛铁矿结构中，三分之一的八面体是空的。报道的结构是通过填充空位（x>0）或清空填充的（x<0）八面体获得的。当x = 1时，所有的八面体都被填满。确定了控制磁性和晶体畸变的两个因素。首先是相邻阳离子d轨道之间的直接重叠，导致阳离子之间的键形成和磁相互作用。这是最清楚地揭示为晶体畸变的x约为0的组合物与大约等量的Ni和Co：畸变的x约为0的化合物是一个函数的Ni/Co比。第二个因素是x，它控制着阳离子向空八面体的移动。通过X射线衍射和拉曼光谱发现，随着Ti含量的降低，位移减小，对称性增加。当所有的八面体被填充时，阳离子优选八面体中心位置。与钛铁矿结构相比，阳离子的数密度也增加了50%。在x=1和x=0的化合物之间的Ni/Co阳离子的数密度比为3。拉曼和X射线衍射数据收集的样品与x = 1或接近1解释的P63/mmc空间群。
2016-10-14 cond-mat.mtrl-sci
Filamentary superconductivity of resistively-switched strontium titanate
SrTiO $_3$虽然是一种宽禁带绝缘体，但长期以来一直被认为在极低的掺杂水平下变成金属和超导体。这引起了关于金属性、超导性和材料极性性质共存或相互依赖的问题。这个问题变得特别有趣的观察，间接的金属性，可以诱导通过电阻开关的条件下，远低于相关的掺杂水平均匀的金属性。在这项研究中，我们表明，电阻开关也可以用来产生超导转变温度的$T_c$ $\approx$ 0.2 K的SrTiO $_3$。通过结合局部表征的电导率与理论分析，我们提出的超导性能与电形成的柱状束直径为40-50 nm，由金属丝包围的极性区域。我们提供了一个理论模型，确定共存的金属和极性区域的先决条件，如观察到的超导性。
2021-10-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Spatially inhomogeneous electron state deep in the extreme quantum limit of strontium titanate
当一个电子系统受到足够强的磁场的影响，回旋能量远大于费米能量时，系统进入“极端量子极限”（EQL），变得容易受到许多不稳定性的影响。然而，将三维电子系统深入EQL可能很困难，因为它需要小的费米能量，大的磁场和低无序。在这里，我们提出了一个实验研究的EQL在轻掺杂的钛酸锶单晶，保持良好的散装导体下降到非常低的温度和高磁场。我们的实验深入探讨了理论长期预测的电子-电子相互作用驱动系统进入电荷密度波或维格纳晶体状态的机制。一些有趣的功能出现在运输在这个制度，包括一个惊人的重入非线性的电流-电压特性和饱和的量子限制场在低载流子密度。我们讨论了这些功能的背景下，可能的相关电子状态，并提出了一个替代图片的基础上磁场诱导的电子搅拌。
2016-07-20 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ferroelectric quantum criticality and enhanced superconductivity in plastically deformed strontium titanate
量子材料的性质通常使用实验变量来调整，例如压力、磁场和掺杂。在这里，我们探索一种不同的方法：不可逆的，塑性形变的单晶。我们表明，超导体SrTiO $_3$的压缩塑性形变诱导低维超导性显着高于超导转变温度（$T_c$）未变形的样品，与超导相关性的证据，在两个数量级以上的散装$T_c$的温度。超导电性的增强与自组织位错结构的外观，所揭示的扩散中子和X射线散射。我们还观察到签名的变形引起的量子临界铁电波动和非均匀的铁电秩序通过拉曼散射。这些结果表明，周围的自组织位错结构的应变诱导局部铁电性和量子临界动力学，强烈影响$T_c$，与软极性波动增强超导性的理论一致。更广泛地说，我们的研究结果表明，塑性形变和位错工程的工具，操纵量子材料的电子性能的承诺。
2021-05-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
When electrons meet ferroelastic domain walls in Strontium Titanate
Indian Institute of Science（印度科学学院）；Rice University（莱斯大学）
研究氧化锶中电子与铁弹性域墙的相互作用，揭示极序、量子涨落与应变场的复杂关系，为电子输运提供新范式。
2026-01-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Heavy non-degenerate electrons in doped strontium titanate
轻掺杂SrTiO $_3$的室温金属性是令人困惑的，因为迁移率和有效质量的组合意味着平均自由程（mfp）低于Mott Ioffe Regel（MIR）极限和散射时间短于普朗克时间（$τ_P=\hbar/k_BT$）。我们提出的电阻率，塞贝克系数和非弹性中子散射扩展到很高的温度，加深了这个难题的研究。金属电阻率持续到900 K，并伴随着一个大的塞贝克系数，其幅度（以及其温度和掺杂的依赖性）表明，随着温度的升高，载流子变得越来越重。结合中子散射数据，我们发现，在500 K和900 K之间，玻尔半径和电子波长变得彼此相当，晶格参数的两倍。根据我们的研究结果，在100 K和500 K之间，金属丰度部分由温度引起的载流子质量放大驱动。我们将这种非简并电子的质量放大与更知名的重简并电子的情况进行对比。在500 K以上，平均自由程继续缩小，尽管变得比原子间距离和电子的热波长都短。后者饱和到晶格参数的两倍。现有的极化准粒子理论不能对我们的观测提供满意的解释。
2020-05-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Phonon thermal Hall effect in strontium titanate
十多年来，人们已经知道声子可以在磁场存在下产生非对角热导率。然而，最近的研究热霍尔电导率，$κ_{xy}$，在各种情况下，假设一个可以忽略不计的小声子的贡献。我们提出了一个研究$κ_{xy}$在量子顺电SrTiO $_3$，这是一种非磁性绝缘体，并发现其峰值超过了已报道的任何其他绝缘体，包括那些在其中的信号已被定性为“巨人”。值得注意的是，$κ_{xy}(T)$和$κ(T)$在相同的温度下达到峰值，并且在峰值的两侧，前者比后者下降得更快。有趣的是，在$_2$和$α$的情况下，$κ_{xy}(T)$和$κ(T)$也在相同的温度下达到峰值.我们还研究了KTaO $_3$，发现了一个小信号，表明相当大的$κ_{xy}(T)$不是量子顺电体的一般特征。结合其他观察，这表明反铁畸变域在生成这种固体的$κ_{xy}$中起着至关重要的作用。
2020-02-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Phonon drag thermal Hall effect in metallic strontium titanate
SrTiO $_3$是一种量子电晶体，具有可探测的声子热霍尔效应（THE）。在这里，我们表明，振幅的THE是非常敏感的化学计量。它急剧减少后，用钙，稳定的铁电秩序的一小部分的Sr原子的替代。它急剧增加的氧空位密度甚至更低，这使系统成为稀金属。金属态的增强远远超过了电子和声子贡献的总和。我们将这一观察结果解释为三个特征的结果：i）热主要由声子传输; ii）电子霍尔角非常大; iii）电子和声子之间存在大量的动量交换。从Herring的声子拖曳图出发，我们得到了增强的THE的定量解释。因此，声子阻力，迄今为止检测到的热电系数的放大器，可以产生一个纯粹的热横向响应在一个大的霍尔角的稀金属。我们的结果揭示了一个迄今未知的结果之间的电子和声子的动量守恒碰撞，即热横向响应在一个大的霍尔角稀金属。我们的结果揭示了一个迄今为止未知的电子和声子之间的动量守恒碰撞的后果。
2022-06-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other cond-mat.str-el
Cryogenic hyperabrupt strontium titanate varactors for sensitive reflectometry of quantum dots
本文研制具有超突变特性的钛酸锶变容二极管，在11 mK和2 T下实现谐振电路完美阻抗匹配，并用于锗/硅纳米线双量子点的栅极色散电荷传感。
2023-12-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
An XMCD study of magnetism and valence state in iron-substituted strontium titanate
采用脉冲激光沉积法在SrTiO $_{3}$和Si衬底上制备了SrTi $_{0.6}$ Fe $_{0.4}$ O $_{3-δ}$薄膜，研究了薄膜在不同氧压和真空退火条件下的室温铁磁性。X-射线磁性圆二色性表明，磁化起源于Fe $^{2+}$阳离子，而Fe $^{3+}$和Ti $^{4+}$没有贡献。具有最高磁矩（0.8 μB/Fe）的膜具有最高的测量的Fe $^{2+}$：Fe ${^3+}$比0.1，对应于最大的氧空位浓度（δ = 0.19）。在氧化和还原条件下的生长后退火处理表现出淬火和部分恢复的磁性分别，和Fe价态的变化。该研究阐明了微观起源的磁性在高度Fe取代SrTi $_{1-x}$ Fe $_x$ O $_{3-δ}$钙钛矿氧化物，并表明，磁矩，这与Fe $^{2+}$和Fe $^{3+}$的相对含量，可以通过控制氧含量，无论是在生长过程中或生长后退火。
2019-06-03 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Synthesis and properties of Co-doped titanate nanotubes and their optical sensitization with methylene blue
在这里，我们报告了一种新的化学路线来合成均匀的钴掺杂钛酸盐纳米管（CoTNT），使用无定形钴掺杂前体。研究和讨论了合成温度、高压釜停留时间和金属掺杂对合成钛酸盐纳米管的结构和微观结构以及光学性能的影响。CoTNT样品的光学带隙与未掺杂样品测定的值相比发生红移，这种红移使CoTNT样品的吸收边进入可见光区。CoTNT材料还表现出对亚甲蓝的特别高的吸附能力，吸附的染料的量高于单层形成所预测的量。这表明染料分子在TNT结构的TiO6层之间嵌入的可能性。研究还表明，亚甲蓝敏化的Co掺杂纳米结构在紫外光辐射下是高度稳定的，并且在可见光区呈现出强而宽的吸收。
2013-08-26 cond-mat.mtrl-sci
A textured polar phase in strained SrTiO3
Stanford Institute for Materials and Energy Sciences, SLAC National Accelerator Laboratory（斯坦福材料能源科学研究所，SLAC国家加速器实验室）；Stanford PULSE Institute, SLAC National Accelerator Laboratory（斯坦福PULSE研究所，SLAC国家加速器实验室）；Department of Chemistry, Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院化学系）；Elettra-Sincrotrone（埃莱特拉同步辐射中心）；Paul Scherrer Institut（保罗谢尔研究所）
通过结合单轴应变、单次太赫兹激发和飞秒X射线散射，研究了SrTiO3的极集体模式，发现其在有限波矢处出现新的振动模式，揭示了其极性纹理相而非均匀铁电相，解决了该领域长期存在的谜题。
2026-05-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic and optical properties of SrTiO3 perovskite using semi-local and hybrid first principles density functional theory
采用密度泛函理论方法，在PBE和HSE水平上研究了钛酸锶钙钛矿的晶格常数。该研究已经在所有3个现有的相，即立方相，正交相和四方相，然而，到目前为止，实验细节仅适用于立方相。
2021-12-21 cond-mat.mtrl-sci
Tuning of magnetic and electronic states by control of oxygen content in lanthanum strontium cobaltites
我们报告的磁性，电阻和结构的钙钛矿La $_{1/3}$ Sr $_{2/3}$ CoO $_{3-δ}$的研究。利用热重分析得到的合成温度和氧分压与氧化学计量的关系，我们合成了一系列精确控制$δ=0.00-0.49$的样品。这些样品在$δ=0.00-0.15$、$\approx0.25$、$\approx0.5$处显示出三个结构相，并且对于其它氧含量显示出两相行为。具有$δ=0.00$的化学计量材料是居里温度为$T_{\rm C}=274$ K的立方铁磁金属。$δ$增加到0.15之后，$T_{\rm C}$线性降低到$\approx$ 160 K，并且在立方结构范围的边界附近发生金属-绝缘体转变。进一步增加$δ$导致$δ\approx 0.25$形成四元$2a_p\times 2a_p \times 4a_p$相，$δ\approx0.5$形成棕沸石相。在低温下，这些是弱铁磁绝缘体（倾斜的反铁磁体），分别在$T_{\rm m}\approx230$和120 K下发生磁跃迁。在较高温度下，在230 K和$\approx$ 360 K之间，$2a_p\times 2a_p \times 4a_p$相为$G$型反铁磁性.该系统的低温磁性能的$δ<1/3$可以描述在低自旋状态的Co $^{3+}$离子和Co $^{4+}$离子的混合物中的中间自旋状态和一个可能的自旋跃迁的Co $^{3+…
2006-05-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
