Unraveling Shear Strain Induced Ferroelectric-to-Antiferroelectric Phase Transition and Accessing Intrinsic Antiferroelectricity in Two-dimensional NbOCl2
本文通过深度学习势分子动力学模拟揭示二维NbOCl2在剪切应变下出现室温稳定本征反铁电性，并实现低临界电场驱动的AFE-FE相变及电写光读的新型光电子逻辑器件。
2025-08-21 cond-mat.mtrl-sci
Silicon-compatible ideal antiferroelectricity with large digital electromechanical responses enabled by thermal-strain domain engineering
Harbin Institute of Technology, Shenzhen（哈尔滨工业大学（深圳））；Wuhan University of Technology（武汉理工大学）；University of Liège（列日大学）；Tsinghua University（清华大学）；Institute of Metal Research, Chinese Academy of Sciences（中国科学院金属研究所）；Indian Institute of Science（印度科学学院）；Soochow University（苏州大学）；Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院物理研究所）
通过热拉伸应变工程在硅上实现PbZrO3薄膜的理想反铁电性，实现近零剩余极化、方形双电滞回线、纳秒级开关和大可逆电应变。
2026-06-28 cond-mat.mtrl-sci
Unified Phase-Field Framework for Antiferroelectric, Ferroelectric and Dielectric Phases: Application to HZO Thin Films
Kookmin University（建国大学）；Kangwon National University（江原国立大学）
本研究提出统一相场框架用于模拟氧化铪基电容器的铁电、反铁电和介电相行为，通过晶粒拓扑和取向显式建模，揭示垂直相排列对开关特性的影响。
2026-02-15 cond-mat.mtrl-sci
Phase transitions and polarization switching in quasi-one-dimensional organic ferroelectrics of phenyltetrazole family
Yukhnovskii Institute for Condensed Matter Physics（尤赫诺夫斯基凝聚态物理研究所）
本文提出赝自旋模型描述苯基四唑族两种晶体的相变、介电特性与极化翻转，揭示了APHTZ在垂直电场下通过亚晶格极化翻转实现90度净极化旋转及铁电态切换，并构建了具Ising型反铁电典型拓扑的温度-电场相图。
2025-11-04 cond-mat.mtrl-sci
Antiferroelectric switching inside ferroelastic domain walls
本文以CaTiO3为范例，通过分子动力学计算揭示铁弹畴壁极化在高电场下因畴壁变宽、挠曲电减弱而可实现反铁电型双电滞回线切换，并可作为体相极性相变的成核点。
2025-03-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Novel Electrical Characterization Method for Antiferroelectrics using a Positive Up Negative Down Approach
提出 AFE-PUND 电学表征方法，通过分离开关与非开关电流精确提取 ZrO2 薄膜的剩余极化和矫顽场，并揭示厚度、疲劳及微观结构对反铁电性能的影响。
2025-01-09 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Direct determination of antiferroelectric-to-ferroelectric phase transition pathways in PbZrO$_3$ with Operando Electron Microscopy
本研究利用原位扫描透射电子显微镜直接解析了PbZrO$_3$薄膜在电场下的反铁电-铁电多步相变路径，揭示了亚稳相、死层效应及动态相变机制，为反铁电器件设计提供关键实验依据。
2025-09-08 cond-mat.mtrl-sci
Momentum-Resolved Tunneling Modulation Induced Giant Multistate Resistance in Antiferroelectric Multiferroic Junction
State Key Laboratory of Spintronics, Hangzhou International Innovation Institute, Beihang University（北京航空航天大学杭州创新研究院自旋电子学国家重点实验室）；Fert Beijing Institute, School of Integrated Circuit Science and Engineering, Beihang University（北京航空航天大学集成电路科学与工程学院法伯北京研究所）；CNRS, Institute Jean Lamour, Université de Lorraine（洛林大学让·拉缪尔研究所法国国家科学研究中心）
提出基于Fe3GaTe2/双层In2Se3/Fe3GaTe2异质结的反铁电相变调制倏逝态与界面自旋过滤的双机制，实现巨大隧穿电阻和隧穿磁电阻，并在室温下获得六种非易失电阻态。
2026-05-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Insights into Chemical and Structural Order at Planar Defects in a Functional Oxide Using Multislice Electron Ptychography
本文利用多层电子叠层衍射成像技术对Pb2MgWO6双钙钛矿中的化学反相边界进行三维表征，揭示了其倾斜结构、化学互混及类反铁电畸变，并结合DFT计算阐明了其形成机制与工程应用潜力。
2024-10-03 cond-mat.mtrl-sci
Double polarization hysteresis loop induced by the domain pinning by defect dipoles in HoMnO3 epitaxial thin films
本文报道了多铁性HoMnO_3薄膜在铁电居里温度以下的类反铁电双极化电滞回线。这种有趣的现象是由于在薄膜生长过程中无意引入的缺陷偶极子对畴的钉扎作用。电子顺磁共振谱表明薄膜中存在Fe 1+缺陷，第一性原理计算表明缺陷偶极子由氧空位和Fe 1+缺陷组成。基于点缺陷的位置偏好性，讨论了薄膜生长过程中带电点缺陷的迁移和沿铁电极化方向缺陷偶极子的形成。由于HoMnO 3的高温低对称结构，与其他铁电体（例如，BaTiO 3）。
2010-01-14 cond-mat.mtrl-sci
Local Polarization Switching in the Presence of Surface Charged Defects: Microscopic Mechanisms and Piezoresponse Force Spectroscopy Observations
采用解析和数值相结合的方法研究了表面电荷缺陷下压电响应力显微镜针尖诱导极化反转的热力学和动力学。磁滞回线精细结构和开关光谱PFM图像中的缺陷的签名进行了识别，并与实验观察。本文提出了一种对PFM光谱测量值进行反卷积以提取相关缺陷参数的方法。这种方法是通用的，可以扩展到其他铁电材料和可逆电化学过程中的开关，建立一个途径的热力学和动力学的相变在一个单一的缺陷水平的理解。
2007-11-09 cond-mat.mtrl-sci
Mechanism and Scalability in Resistive Switching of Metal-Pr0.7Ca0.3MnO3 Interface
研究了金属-Pr 0. 7 Ca 0. 3 MnO 3界面的极性相关连续开关。数据表明，浅缺陷的界面占主导地位的开关。因此，它们的密度和波动将最终限制器件的尺寸。虽然由脉冲产生/湮灭的缺陷和相关的载流子耗尽似乎在较低的缺陷密度下起主要作用，但缺陷相关性及其相关的跳跃范围似乎在较高的缺陷密度下占主导地位。因此，可以通过界面处理来改变开关特性，特别是尺寸可缩放性。
2006-03-31 cond-mat.mtrl-sci
Defect-Charge-Driven 90° Switching in HfO2
本研究揭示带电氧空位使HfO2中90°旋转路径在E//[111]下占主导，其抗疲劳性优于180°反转且极化变化相同，确立缺陷电荷为极化动力学通用控制参数。
2025-09-25 cond-mat.mtrl-sci
Depolarization Induced III-V Triatomic Layers with Tristable Polarization States
具有高介电、压电和热稳定性的铁电体与主流半导体工业的集成将使新型器件类型能够广泛应用，但很少有硅兼容的铁电体适合于器件缩小尺寸。我们证明了与第一性原理计算，在纳米级的增强的去极化场可以用来软化不可切换的纤锌矿III-V族半导体，从而在具有可逆的极化状态的双（2D）片。由三个原子平面组成的2D片的AlSb被确定为主机的铁电性和反铁电性，和三态开关伴随着金属-半导体转变。的热力学稳定性和潜在的三原子层的合成与声子谱计算，从头算分子动力学，和可变组成的进化结构搜索证实。我们提出了一个二维AlSb基同质结场效应晶体管，支持三个不同的和非易失性的电阻状态。这类新的III-V族超导体衍生的二维材料具有双重铁电性和反铁电性，为基于非易失性多位的集成纳米电子学开辟了可能性。
2023-01-10 cond-mat.mtrl-sci
Multiferroicity and 180$^\circ$ domain switching in LaFeO$_3$ via Antisite Defects
本文通过密度泛函理论计算发现，在非铁电反铁磁的LaFeO$_3$中引入Fe$_\mathrm{La}$反位缺陷可使其同时具备铁电性与亚铁磁性，实现极化耦合与180$^\circ$畴翻转。
2025-08-12 cond-mat.mtrl-sci
Formation and switching of defect dipoles in acceptor doped lead titanate: A kinetic model based on first-principles calculations
受主掺杂的钛酸铅中缺陷偶极子的形成和场诱导的转换由表示良好建立的Arlt-Neumann模型的扩展的动力学模型描述[铁电体（Ferroelectrics）{ \bf 76}，303（1987）]。从第一性原理计算得到的缺陷协会和重新取向的氧空位掺杂剂（铜和铁）的配合物的能量势垒，并作为输入数据的动力学系数的速率方程模型。该模型的数值解描述了在不同的温度和掺杂剂浓度的存在或不存在的交变外场的氧空位分布的时间演化。我们预测的所有缺陷偶极子与周围矩阵的自发极化对齐的特征时间尺度。在这种状态下，缺陷偶极子作为畴壁运动的障碍，并有助于实验观察到的老化。在循环条件下，完全对齐的配置被扰动，并与缺陷偶极子在平行和反平行取向相对于自发极化的动态平衡建立。这一过程与压电陶瓷的时效行为有关。
2013-02-20 cond-mat.mtrl-sci
Reversible metal-insulator transition in LaAlO3 thin films mediated by intragap defects: An alternative mechanism for resistive switching
本文报道了在金属/LaAlO_3/Nb-SrTiO_3异质结构中观察到的绝缘LaAlO_3薄膜的电场诱导可逆金属-绝缘体转变（MIT）。开关电压强烈地依赖于LaAlO 3薄膜的厚度，这表明MIT需要最小厚度。需要恒定的反向电压来耗尽来自缺陷态的电荷。我们的实验结果排除了金属电极或氧空位扩散到LaAlO 3层中的可能性。相反，该现象归因于在LaAlO 3的缺陷态中形成准导带（QCB），其与Nb-SrTiO 3的导带形成连续态。一旦形成这种连续（金属）状态，即使在电压偏置关闭时，该状态也保持稳定。厚度依赖的反向开启电压和恒定的正向关断电压与我们的模型是一致的。本文提出的观点为复合氧化物的阻变提供了一种新的机理。
2011-10-07 cond-mat.mtrl-sci
Defect-engineered scaling of lead-free ferroelectrics with ultralow-voltage switching
North Carolina State University（北卡罗来纳州立大学）；Stanford University（斯坦福大学）；SLAC National Accelerator Laboratory（SLAC国家加速器实验室）；Cornell University（康奈尔大学）；Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室）
通过缺陷工程调控碱金属缺陷，在亚10纳米薄膜中实现低于100 mV的稳健铁电开关，为超低功耗非易失电子技术提供可行路径。
2026-05-29 cond-mat.mtrl-sci
Elucidating the Influence of Native Defects on Electrical and Optical Properties in Semiconducting Oxides: An Experimental and Theoretical Investigation
在多晶氧化物基材料中使用自掺杂或产生空位的缺陷工程对光吸收、UV光检测和电开关具有深远的影响。然而，缺陷诱导的半导体氧化物器件在光检测和光敏性方面表现出增强，因此仍然是光电子学领域的研究热点。在这项研究中，半导体氧化物材料中的缺陷工程及其在基于光电子器件的应用中的作用进行了讨论。采用密度泛函理论，通过第一性原理电子结构计算，对缺陷态的识别进行了理论研究。特别是，在这项工作中，我们专注于探测缺陷引起的光和电过程的变化，通过实验以及计算调查。因此，系统的实验测量的光吸收，电开关，电荷密度，和光电流在缺陷丰富的半导体氧化物样品已被执行。我们的研究结果表明，缺陷可以导致增强的光电性能，如光电流，开关速度，光吸收等的半导体氧化物为基础的设备。
2021-12-11 cond-mat.mtrl-sci
Electrical phase diagram of bulk BiFeO$_3$
利用第一性原理计算研究了多铁性BiFeO $_3$的电学行为。我们这样做是通过限制沿各种结构路径的电位移场的特定分量，并通过监测沿途晶体的相关物理性质的演变。我们发现了一个复杂的相互作用的铁电，反铁电和antiferrodistortive自由度，导致异常丰富的电相图，这强烈背离了简单的铁电材料的范例双阱模型。特别是，我们表明，许多最近在文献中报道的结构相，例如，其特征在于由一个巨大的纵横比，可以通过从$R3c$基态开始的外部电场的应用程序访问。我们的研究结果还揭示了非极性失真（例如，与钙钛矿晶格中的氧八面体的旋转相关的反铁电畸变），以及表征BiFeO $_{3}$的铁电相和反铁电相之间的切换的基本特征。我们讨论了这种丰富的影响背后的多模耦合，同时强调我们的工作的影响，就理论和实验文献BiFeO $_{3}$。
2015-10-09 cond-mat.mtrl-sci
Tunable all-optical switching in periodic structures with liquid-crystal defects
我们认为，可调取向非线性液晶可以用于全光开关的周期性光子结构与液晶缺陷。我们考虑了一个一维的周期性结构的硅层的局部缺陷所产生的渗透到一个孔的液晶，并证明，通过数值求解一个系统的耦合的非线性方程的指向矢和传播的电场，光诱导的Freedericksz转变可以导致一个尖锐的开关和二极管操作的光子器件。
2006-01-18 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Error-controlled switching between discrete and continuum dislocations in a unified defect framework
Indian Institute of Technology Kanpur（坎普尔印度理工学院）
该研究提出统一缺陷框架，通过分配器实现离散与连续位错的误差可控切换，大幅降低模拟成本且精度达标，为富含缺陷的微结构模拟提供有效自适应方案。
2026-10-15 cond-mat.mtrl-sci
Defect Level Switching for Highly-Nonlinear and Hysteretic Electronic Devices
从电路保护到下一代计算的应用都需要非线性和滞后电气器件。广泛研究的电阻开关器件是基于质量传输，如离子在电场中的漂移，以及集体现象，如绝缘体-金属转变。我们想知道，在许多半导体中已知的大光电导响应是否可以在黑暗中被激发并用于设计电子设备。我们设计和测试设备的基础上光导CdS，我们的结果是一致的假设，即电阻开关从点缺陷之间的深和浅施主配置切换：缺陷能级开关（DLS）。这种新的电子器件设计原理-无光子光电导-利用了几十年来对光电导和缺陷光谱的研究。它很容易推广，并将使未来的电子学新的非线性，滞后装置的合理设计。
2020-05-16 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Enhanced polarization switching characteristics of HfO2 ultrathin films via acceptor-donor co-doping
针对HfO2基铁电材料极化翻转速度慢的问题，提出受主-施主共掺杂策略，在La3+-Ta5+共掺杂HfO2超薄膜中实现了显著增强的铁电性和目前最快的翻转速度，3nm厚薄膜仍保持稳定电学特性，为调控HfO2铁电性能提供新途径。
2024-03-08 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectric switching at edge dislocations in BaTiO$_3$ modelled at the atomic scale
Interdisciplinary Centre for Advanced Materials Simulation (ICAMS), Ruhr-University Bochum（波鸿鲁尔大学先进材料模拟跨学科中心）；Center for Interface-Dominated High Performance Materials (ZGH), Ruhr-University Bochum（波鸿鲁尔大学界面主导高性能材料中心）；Faculty of Physics and Astronomy, Ruhr-University Bochum（波鸿鲁尔大学物理与天文学系）；Univ. Lille, CNRS, INRAE, Centrale Lille, UMR 8207 - UMET - Unité Matériaux et Transformations（里尔大学、法国国家科学研究中心、法国国家农业食品与环境研究院、里尔中央理工学院、UMR 8207 材料与转化单元）
研究通过原子模拟揭示了BaTiO3中⟨100⟩边缘位错核心在不同电场方向下作为铁电开关成核中心或墙钉的机制，阐明了位错对铁电开关的影响。
2026-01-30 cond-mat.mtrl-sci
Domain wall reactions in multiple-order parameter ferroelectrics
本研究在多序参量铁电体（如氧化铪）中提出畴壁反应概念，发现翻转过程中存在合成、分解和交换等基本反应，扩展了铁电翻转理论并为缺陷工程控制翻转行为提供了新途径。
2024-10-11 cond-mat.mtrl-sci
Nature of point defects in monolayer MoS2 and the MoS2/(111)Au heterojunction
本文通过计算研究单层 MoS2 与 MoS2/(111)Au 异质结中的点缺陷及应变效应，揭示带隙中间态主导 atomristor 电阻开关，并阐明电极应变、电荷转移与界面极化的调控作用。
2024-03-04 cond-mat.mtrl-sci
On the physical origins of switching diversity in Cu-embedded SiO$_x$ memristive devices
Ruhr University Bochum（鲁尔大学波鸿分校）；Kiel University（基尔大学）；Fraunhofer Institute for Electronic Nano Systems ENAS（弗劳恩霍夫电子纳米系统研究所）
本研究通过模拟框架揭示Cu嵌入SiO_x忆阻器件中界面型和细丝型开关多样性的微观机制，准确重现七种实验I-V响应。
2026-09-28 cond-mat.mtrl-sci
Interlayer Sliding-Induced Intralayer Ferroelectric Switching in Bilayer Group-IV Monochalcogenides
具有铁电性质的二维材料打破了传统铁电材料的尺寸效应，在小尺度上开启了铁电相关应用的前所未有的潜力。本文利用密度泛函理论（DFT）计算了一组第IV族单硫族化合物（MX，M = Ge，Sn，X = S，Se）的摩擦铁电行为。当层间在平面内单位单元长度上滑动时，顶层表现出可逆的层内铁电切换，导致双层MX中的铁电（40 $μ$ C/cm $^2$电极化的强度）和反铁电状态之间的可逆转变。我们的研究结果表明，层间范德华相互作用，这通常被认为是弱的，实际上可以产生一个面内晶格畸变，从而导致断裂/形成层内共价键的顶层，导致观察到的摩擦铁电现象。这种独特的性质具有几个优点，用于现有的压电和摩擦电纳米发电机的能量收集。层间滑动引起的极化变化高达40 $μ$ C/cm $^2$，这可以产生比基于MoS $_2$的纳米发电机高两个数量级的开路电压。极化变化发生在一段时间内，层间滑动超过一个单元电池的长度，导致一个小的极化变化率，从而导致一个小的短路电流。理论预测的摩擦-铁电双层MX在中等滑动速度1 m/s下的功率输出比MoS $_2$纳米发电机高4个数量级，表明在能量收集应用中具有巨大的潜力。
2021-06-02 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectric switching dynamics of topological vortex domains in a hexagonal manganite
在电子显微镜中，通过原子成像和外加偏压研究了具有拓扑涡旋结构的铁电畴的场致翻转，揭示了六方锰氧化物中拓扑缺陷对畴壁对拓扑引导变化的作用.
2013-03-14 cond-mat.mtrl-sci
Topological phase transitions in perovskite superlattices driven by temperature, electric field, and doping
本文利用深度势分子动力学研究了(PbTiO3)10/(SrTiO3)10超晶格中极性涡旋阵列在温度、电场和掺杂作用下的拓扑相变，揭示了类铁电-类反铁电-顺电相变序列、超顺电无损耗回线及掺杂诱导的新偶极构型。
2025-01-04 cond-mat.mtrl-sci
Size and Time Rescaling at the Paraelectric to Ferroelectric Phase Transition in BaTiO$_3$
我们描述的长度和时间重新缩放横跨顺电铁电相变在钛酸钡$_3$。小的铁电团簇不能在顺电相中生长，只能存在很短的时间。相变的开始引起尺寸和时间长度的重新缩放，作为铁电性存在的必要成分。铁电畴的生长涉及Ti-O偶极子的相关链，这导致畴壁刚性和畴形状稳定性。铁电纳米畴可能具有相反极化的岛（反铁电缺陷），这表现为生长的BaTiO $_3$铁电材料的固有特征
2009-01-29 cond-mat.mtrl-sci
Influence of Local Defects on the Dynamics of O-H Bond Breaking and Formation on a Magnetite Surface
氢原子在氧化物载体上的迁移在许多催化反应中起着重要的作用。本文研究了H/Fe_3O_4（001）在295 ~ 382 K之间的动力学行为。通过扫描隧道显微镜在高达19.6 fps的帧速率，我们观察到相邻的Fe行上的两个O原子之间的H的热激活开关。这种开关速率的变化接近缺陷，解释为密度泛函理论的Fe-O晶格中的畸变缩短的diffusion pathway. Quantitative分析产生的原始表面上的0.94 +/- 0.07 eV的表观活化势垒。目前的工作突出了局部技术的重要性，在有缺陷的表面，如氧化物支持的原子尺度动力学的研究。
2019-07-30 cond-mat.mtrl-sci
Predicted defect induced vortex core switching in thin magnetic nanodisks
我们调查的影响，人为缺陷（小孔）插入到磁性纳米盘上的涡核动力学。考虑一个和两个孔（反点）。一般情况下，核心落入孔，但特别是，我们要注意一个有趣的现象尚未观察到，这是涡核切换引起的涡孔相互作用。它发生的情况下，只有一个孔和非常特殊的条件，涉及孔的大小和位置以及磁盘的大小。盘几何形状的任何小变形，例如第二个反点的存在，都完全改变了涡动力学，涡核最终落入其中一个缺陷。被捕获后，涡心仍然以很高的频率和很小的振幅围绕缺陷中心振荡。
2009-09-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Autonomous scanning probe microscopy with hypothesis learning: Exploring the physics of domain switching in ferroelectric materials
本文提出基于假设学习的自主压电响应力显微镜实验，通过竞争物理模型自动识别铁电材料偏压诱导畴翻转机制，并可推广至多类扫描探针实验。
2025-01-10 cond-mat.mtrl-sci
Domain Walls Stabilized by Intrinsic Phonon Modes and Engineered Defects Enable Robust Ferroelectricity in HfO2
School of Integrated Circuits, Peking University（北京大学集成电路学院）；Advanced Instrumental Analysis Center, School of Chemical Engineering and Technology, Tianjin University（天津大学化学工程与技术学院先进仪器分析中心）
研究通过声子模式扩展框架，揭示了声子模式和缺陷对铁电HfO₂域壁稳定性的影响，发现界面声子模式和缺陷能稳定铁电域并促进极化切换。
2026-03-16 cond-mat.mtrl-sci
Electric-Field-Dependent Thermal Conductivity in Fresh and Aged Bulk Single Crystalline $\mathrm{BaTiO_3}$
University of California, Santa Barbara（加州大学圣塔芭芭拉分校）；The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）；Arkema Inc.（阿科玛公司）
本研究针对块体单晶铁电材料电热调控研究不足的问题，以新鲜和老化块状单晶BaTiO₃为对象，结合实验与第一性原理计算，揭示畴演化、老化及缺陷-畴相互作用对热导率的调控机制，为铁电热开关设计提供新依据。
2025-11-18 cond-mat.mtrl-sci
Colossal reversible conductivity switching by room-temperature oxygen-vacancy ordering in Aurivillius oxide films
Tsientang Institute for Advanced Study, Zhejiang（浙江大学先进技术研究总院）；Institute of Plasma Physics, HFIPS, Chinese Academy of Sciences, Hefei（中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所）；Department of Physics and Materials, The Hong Kong Polytechnic University, Hong Kong（香港理工大学物理与材料系）；Songshan Lake Materials Laboratory, Dongguan, Guangdong（松山湖材料实验室）；Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences, Beijing（中国科学院物理研究所）
本研究通过温和氮等离子体处理在Aurivillius氧化物薄膜中实现室温氧空位有序化，获得超9个数量级的可逆电导率调制，该现象具普遍性，为氧化物特性调控提供新缺陷工程范式。
2026-09-03 cond-mat.mtrl-sci
Three-dimensional modeling of chiral nematic texture evolution under electric switching
手性双折射液晶具有均匀扭曲的螺旋平面基态和亚稳态的富缺陷焦锥织构，并且可以通过施加瞬态电压脉冲在两种微结构之间切换。在这项工作中，我们模拟这些电致纹理转变，使用有限差分方法来研究由此产生的微观结构的演变，这种转变已经在三维建模的第一次。我们分析了平面到焦锥，焦锥到平面，平面到平面的过渡取决于电压脉冲幅度。我们首先考虑具有匹配的扭转和弯曲弹性常数的手征向列相的特殊情况。结果表明，在无序焦锥织构的各种缺陷丰富的形态，并证明了快速恢复的平面基态的开关没有形成一个短暂的平面状态。我们评估纹理微观结构的演变以及细胞电容。除了单一的弹性常数近似，我们评估的平面瞬态平面以及平面Helfrich变形过渡的液晶化合物具有不同的弹性常数的模拟。我们的方法表示作为一个单轴导演场的发展中的微观结构，从张量表示计算的弛豫动力学，使半电荷向错缺陷不被抑制。我们讨论了这些计算效率高的三维建模方法的设计和优化的手征性双折射器件的潜在应用。
2019-09-24 cond-mat.mtrl-sci
Interaction between point defects and vertical inversion domain walls in wurtzite AlN
Université de Toulouse, CNRS, CEMES（图卢兹大学，法国国家科学研究中心，材料科学与化学研究所）；Smart Ferroic Materials Center, Physics Department and Institute for Nanoscience and Engineering, University of Arkansas（阿肯色大学智能铁电材料中心、物理系与纳米科学与工程研究所）；Université Paris-Saclay, CentraleSupélec, CNRS, Laboratoire SPMS（巴黎萨克雷大学，中央理工-高等电力学院，法国国家科学研究中心，SPMS实验室）；Department of Materials Science and Engineering, Tel Aviv University（特拉维夫大学材料科学与工程系）；CEMES-CNRS, Université de Toulouse（材料科学与化学研究所-法国国家科学研究中心，图卢兹大学）
通过第一性原理计算，研究了纤锌矿AlN中垂直反转畴壁附近孤立点缺陷的稳定性，发现缺陷在畴壁处更稳定，且不同缺陷对极化翻转中畴壁位移有相反影响，并讨论了缺陷对漏电流和铁电性能退化的作用。
2026-06-23 cond-mat.mtrl-sci
Scalable $\rm Al_2O_3-TiO_2$ Conductive Oxide Interfaces as Defect Reservoirs for Resistive Switching Devices
本文首次展示基于$\ m Al_2O_3-TiO_2$导电氧化物界面的价变阻变器件，该界面兼作背电极和氧空位储库，采用CMOS兼容工艺，为器件调谐和选择提供新设计空间。
2022-06-26 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Single-defect Memristor in MoS$_2$ Atomic-layer
非易失性电阻开关，也称为双端器件中的忆阻器效应，已经成为高密度信息存储、脑启发计算和可重构系统的持续发展中最重要的组成部分之一。最近，在过渡金属二硫属化物三明治结构的原子单层中意外发现忆阻器效应，由于尺寸缩放的前景和相关益处，增加了新的感兴趣的维度。然而，原子片中开关机制的起源仍然不确定。在这里，使用单层MoS $_2$作为模型系统，原子成像和光谱显示，金属取代到硫空位导致电阻的非挥发性变化。实验观察证实了缺陷结构和电子状态的计算研究。这些非凡的发现提供了对非易失性开关机制的原子理解，并为精确缺陷工程开辟了新的方向，甚至是单个缺陷，以实现最佳性能指标，包括使用原子纳米材料的存储器密度，开关能量，速度和可靠性。
2020-02-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optical switching of defect charge states in 4H-SiC
我们展示了4 H-SiC中明亮和黑暗的带电双空位缺陷之间的光致开关。光致发光激发和时间分辨光致发光测量揭示了这种电荷转换的激发条件。对于低于~ 1.3eV（高于~950 nm）的能量，PL被抑制超过两个数量级。在存在较高能量的再泵激光的情况下，PL被恢复，其时间平均强度小于激发场的0.1%。在2.33 eV（532 nm）的再泵浦下，PL迅速增加，时间常数约为30 $μ$ s。相比之下，当再泵关闭时，PL首先在约100-200 $μ$ s内下降，然后是几秒的慢得多的衰减。我们将这些效应归因于两种不同电荷状态之间的转换。在低于1.3eV的能级的激发下，V $_{Si}$ V $_C$ $^0$被转换成暗电荷状态。能量高于1.3eV的再泵浦激光可以激发该带电态并恢复明亮的中性态。这种光诱导电荷转换会导致电荷状态波动，但可以用于长期数据存储或基于核自旋的量子存储器。
2017-10-06 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Composition-dependent polarization switching behaviors of (111)-preferred polycrystalline Pb(Zr_{x}Ti_{1-x})O_{3} thin films
研究了不同Zr含量的（111）择优取向多晶Pb（ZrxTi 1-x）O3薄膜的极化反转行为。我们可以通过假设对数极化转换时间内的洛伦兹分布来很好地解释所有的极化转换行为[参考J. Y。Jo等人，物理修订版信函(in Press）]。在此基础上，我们发现Zr离子取代Ti离子会在局域电场中产生宽分布的缺陷偶极子，从而使铁电畴变更容易发生。
2007-11-21 cond-mat.mtrl-sci
On the theory of domain switching kinetics in ferroelectric thin films
从理论上研究了铁电薄膜的极化反转动力学。在这种物质中，畴壁被缺陷（通常是偶极）钉扎，这些缺陷也作为技术上不可避免的杂质存在于有序样品中。这种随机相互作用与偶极钉扎中心的结果，特别是，在指数宽分布的开关时间。在低钉扎中心浓度的假设下，我们导出了开关时间的分布函数，表明它不是简单的洛伦兹分布（如Tagantsev等人[ \prb，{ \bf 66}，214109（2002）]首次提出的那样），而是“洛伦兹平方分布”，这是由于电场的矢量性质。这种改进的形式主义提供了一个更好的描述现有的实验数据和阐明的物理机制的域切换时间分布。
2010-07-31 cond-mat.mtrl-sci
Reversible photo-switching optical functionality in two-dimensional mixed-halide hybrid perovskites
Universidad Politécnica de Cartagena（卡塔赫纳理工大学）；Monash University（蒙纳士大学）
研究二维混合卤化物杂化钙钛矿中光开关光学功能，通过结合推挤弹性带和光力计算等方法，揭示光致卤离子交换源于强光-晶格耦合，建立无缺陷内在机制，还证明了无光时的内在自复位特性。
2026-07-27 cond-mat.mtrl-sci
Piezoresponse Force Spectroscopy of Ferroelectric Materials
压电响应力谱（PFS）已经成为一种强大的技术，用于探测高度局部化的开关行为和微观结构和缺陷对开关的作用。直流偏压的应用程序与铁电表面接触的扫描探针显微镜尖端的铁电域下方的尖端的成核和生长的结果，导致在局部机电响应的变化。由此产生的磁滞回线包含局部铁电开关行为的信息。PFS中的信号是新生域的体积和尖端的探测体积的卷积。在这里，我们分析的信号形成机制，在PFS的主要参数推导出在一个半无限的材料中的域成核和使用线性格林函数理论建立域参数和PFM信号之间的关系。建立了表面屏蔽和有限德拜长度对开关行为的影响。特别是，我们预测，在PFM的临界核尺寸控制的表面屏蔽机制，在没有屏蔽，尖端诱导开关是不可能的。PFS的未来前景研究域成核附近的缺陷，铁电体中的局部开关中心，和不寻常的极化状态在低维铁电体进行了讨论。
2006-10-27 cond-mat.mtrl-sci
Peculiarities of polarization switching in ferroelectric semiconductors with charged inhomogeneities
我们提出了带电缺陷铁电半导体极化反转特性的唯象描述和占主导地位的非本征导电。我们修正了Landau-Ginsburg方法，证明了上述非均匀系统的宏观状态可以用三个序参量的三个耦合方程来描述。无论是实验观察到的矫顽场值远低于热力学和各种磁滞回线变形（轻微，收缩和双循环）已获得在我们的模型的框架。这些结果定性地解释了掺Ce的SBN单晶、掺Nd的PZT薄膜和掺La的PZT陶瓷等铁电体材料中的铁电开关现象。
2004-06-12 cond-mat.mtrl-sci
Compositional gradient engineering for enhanced ferroelectricity in ultrathin AlScN
University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学）
通过组分梯度分布（Sc单调掺入和AlN-rich边界）在20 nm AlN-AlScN异质结构中实现可逆铁电开关，击穿场提高21%，剩余极化增强10%，电阻率提高40倍，并在5 nm堆叠中实现1 V附近开关。
2026-06-12 cond-mat.mtrl-sci
90-degree domain wall relaxation and frequency dependence of the coercive field in the ferroelectric switching process
通过磁滞回线对频率的依赖关系，研究了Pb（Zr 53，Ti 47）O3（PZT）块体软、硬陶瓷的极化反转机制。为了确定缺陷对畴变动力学的影响，在原始状态和疲劳或脱钉过程之后表征样品。极化的频率依赖性揭示了在100 Hz下90畴壁的强烈弛豫。结果还揭示了铁电基体中缺陷的种类及其分布对畴变动力学的强烈影响，这反映在矫顽场的频率依赖性和反向反转的百分比上。最初，据观察，在原始状态下的软和硬PZT的矫顽场的频率依赖性在所研究的所有频率范围内每十年只有一个变化率，这是文献中发现的标准行为。然而，在疲劳或脱钉过程之后，注意到两个变化率。因此，一个上限频率的矫顽场变化的证据被发现。的百分比的回开关和它的行为的软PZT几乎是独立的疲劳状态在所有的频率范围内调查。然而，对于硬PZT，验证了相反的行为。将畴的重取向建模为在粘性介质中发生，其中几种力（例如粘性力和回复力）作用于它们。
2003-11-07 cond-mat.mtrl-sci
Modeling Defect-Level Switching for Highly-Nonlinear and Hysteretic Electronic Devices
本研究针对易失性缺陷能级开关（DLS）器件的电路设计需求，基于半导体点缺陷亚稳态理论构建解析模型，可高效仿真其动态阻变行为，并验证了编程参数逆向设计的可行性。
2024-07-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other physics.app-ph
The Role of Mobile Point Defects in Two-Dimensional Memristive Devices
本研究揭示可动缺陷在二维过渡金属二硫族化合物忆阻器件开关动力学中的主导作用，通过含镜像电荷诱导肖特基势垒降低的电荷输运模型验证机制，为神经形态计算应用的器件功能拓展提供新视角。
2023-04-13 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Microsecond Bias Polarity Switching Reveals Hidden Charge Dynamics at Halide Perovskite Interfaces
本文提出微秒级偏压极性切换（BiPS）时域技术，用于探测卤化物钙钛矿单晶的界面势垒、空间电荷和陷阱动力学，揭示埋藏界面电荷过程并区分电子与离子贡献，为接触评估和缺陷工程提供平台。
2025-09-19 cond-mat.mtrl-sci
Hybrid Electronic-Ionic Ferroelectricity in Superlubric van der Waals Heterostructures
Nanyang Technological University（南洋理工大学）；Beijing Computational Science Research Center（北京计算科学研究中心）；Beijing Normal University（北京师范大学）
研究通过插入非公度间隔层降低滑动铁电体开关势垒的超润滑滑动铁电体，发现极化由层间滑动与间隔层面外屈曲耦合驱动，产生混合电子-离子极化，并呈现多种铁电滞后行为。
2026-06-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
