Mathematical modeling of hysteresis loops in ferroelectric materials
在已发表的文献中,铁电材料的吉布斯自由能通常是通过保留6阶或8阶极化项来量化的。本文提出了一种新的吉布斯自由能解析模型,并由此从数学上导出了铁电材料极化-电场电滞回线的新模型。作为模型的验证,利用该模型描述了铁电材料极化-电场电滞回线的四种模式。计算结果表明,自相似模型可以通过调节外部激励或综合参数(如,电、温度和应力等)在模型中使用。
2016-11-13 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic hysteresis in the Cu-Al-Mn intermetallic alloy: experiments and modeling
研究了Cu-Al-Mn金属间化合物合金的等温磁化过程。在低于系统自旋冻结的温度下观察到滞后现象。磁滞回线的特性作为温度和锰含量(磁性元素)的函数。在低温下(5 K)的变化,观察到从平滑到尖锐的循环与Mn含量的增加,这是有关的减少的构型无序。我们还研究了一个零温位稀释的伊辛模型,适合于描述该Cu-Al-Mn系。该模型再现了实验观察到的磁滞回线的主要特征。它表现出一个无序诱导的临界线分离无序相从一个初始的铁磁基态。模型和实验之间的比较可以得出这样的结论,所观察到的实验磁滞回线的变化可以理解的框架内的波动的一阶相变中的无序引起的临界性的理论。
1999-05-14 cond-mat.mtrl-sci
Electrically Tunable Room Temperature Hysteresis Crossover in Underlap MoS$_2$ FETs
具有石墨烯和MoS $_2$沟道的场效应晶体管(FET)的电流-电压传输特性中的顺时针到逆时针滞后交叉对于非易失性存储器应用具有重要的前景。然而,这样的交叉已被证明只在高温下表现出来。在这项工作中,第一次,我们证明了室温滞后交叉在几层的MoS $_2$场效应晶体管通过使用栅极-漏极欠搭接设计诱导的差分响应,从陷阱在MoS $_2$ -HfO $_2$沟道栅电介质界面施加栅极偏置。在欠重叠FET中在高栅极电压下界面陷阱驱动的逆时针滞后的出现可以明确地归因于欠重叠的存在,因为具有和不具有欠重叠区域的晶体管被制造在相同的MoS $_2$沟道薄片上。下重叠设计还使得能够利用施加的漏极偏压和下重叠长度对逆时针滞后窗口(通过140 $\times$)以及交叉栅极电压(通过2.6 $\times$)进行室温调谐。在环境和真空条件下,在不同的扫描速率和温度(RT,45 $^\circ$ C和65 $^\circ$ C)的传输曲线的综合测量有助于隔离的吸附质,界面陷阱,和散装HfO $_2$陷阱的顺时针和逆时针滞后的定量贡献。
2020-05-14 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Quantitative description of the azimuthal dependence of the exchange bias effect
虽然铁磁体和反铁磁体之间的交换偏置的主要特征被认为是理解的,但仍然缺乏定量描述。我们发现,界面自旋无序是模型计算与实验结果的差异的主要原因。通过修正Meiklejohn和Bean模型,考虑到铁磁和反铁磁界面处的自旋无序,可以得到几乎完全一致的结果。作为一个例子,这是证明了CoFe/IrMn交换偏置双层通过分析从MOKE测量的磁滞回线的方位角依赖性。我们的模型再现了完整的360 $^\circ$角范围的交换偏置和矫顽场。
2005-12-11 cond-mat.mtrl-sci
Signature of persistent metallic domains in FORC measurements of the VO$_2$ metal-insulator transition
我们进行了一阶反转曲线测量的温度驱动的金属-绝缘体转变的VO $_2$薄膜,这使得定量分析的滞后行为。反转曲线分布的等高线图中的一个意想不到的尾部特征表明金属域的存在,即使在低于滞后闭合的温度下。这些域与周围介质相互作用,并相对于来自\emph{fully}绝缘状态的路径改变反转路径。考虑到这一点,并假设这种相互作用持续通过整个相变,我们开发了一个模型,其中负责打开VO $_2$中的滞后的驱动力(或能量势垒)是域间相互作用。该模型本质上不同于通常用于描述滞后的Preisach模型;因为它寻找滞后的微观起源,并提供物理参数来表征它。
2009-03-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Temperature-dependent Hysteresis in MAPbI3 Solar Cells
基于混合有机-无机钙钛矿的太阳能电池的电流-电压特性中的滞后是我们不太了解的这些电池的基本方面之一。对于滞后所提出的一个可能的原因是由于钙钛矿内的离子迁移,在施加的电压和照明偏压下钙钛矿层的极化。为了系统地研究这个问题,在不同的温度和扫描速率下研究了常规(通过电子传导接触入射的光)和所谓的倒置(通过空穴传导接触入射的光)钙钛矿电池的电流-电压特性。我们解释我们的结果,假设扫描速率和温度对滞后的影响是强烈相关的设备内的离子迁移,与速率确定步骤是离子迁移在/跨越的钙钛矿层与接触材料的界面。通过扫描速率与测量温度之间的相关性,我们表明倒置和规则电池在不同的滞后区中操作,具有不同的激活能,分别为0.28 ± 0.04 eV和0.59 ± 0.09 eV。我们认为,这两种架构之间观察到的差异是由于不同的离子迁移率接近接口,并得出结论,迁移离子在倒置的细胞的扩散系数是3个数量级高于在正常的细胞,导致不同的积累率的界面附近的离子。VOC作为温度的函数的分析表明,主要的复合机制是陷阱辅助(肖克利-里德霍尔,SRH)的空间电荷区,类似于其他薄膜无机太阳能电池的情况。
2016-04-13 cond-mat.mtrl-sci
Hysteresis in Two Dimensional Arrays of Magnetic Nanoparticles
我们进行计算机模拟,以探测作为偶极相互作用强度$h^{}_d$,温度$T$,纵横比$A^{}_r=L^{}_y/L^{}_x$,和所施加的交变磁场的方向的函数的磁性纳米粒子的二维($L^{}_x\times L^{}_y$)组件的磁滞。在没有磁相互作用($h^{}_d\approx0$)和热波动($T=0$ K)的情况下,磁滞遵循Stoner和Wohlfarth模型,正如预期的那样。对于弱偶极相互作用和实质性的温度,磁滞具有超顺磁性行为的主导地位,与所施加的磁场的方向和$A^{}_r$无关。有趣的是,磁滞曲线具有$A^{}_r\leq6$的反铁磁相互作用优势和相当大的偶极相互作用强度($h^{}_d>0.2)$,这是独立于所施加的磁场方向的所有特征。当沿系统的短轴($x$ -方向)施加磁场时,观察到具有大$h^{}_d$的非磁滞直线。在沿样品的长轴($y$方向)施加磁场的情况下,对于大的$h^{}_d$和$A^{}_r>6$,铁磁相互作用主导磁滞。无论$h^{}_d$和外加磁场的方向如何,对于$A^{}_r\leq6$和显著温度,矫顽场$μ^{}_oH^{}_c$和剩磁$M^{}_r$最小。发现当$A^{}_r$很大时,它们随$h^{}_d$增加。值得注意的是,作为这些参数的函数的磁滞回线面积$E^{}_H$的变化是相同的矫顽场的变化。我们相信,在这项工作中提出的概念是相关的各种技…
2021-04-07 cond-mat.mtrl-sci
Thermal and Dynamic Effects in Langevin Simulation of Hysteresis in Nanoscale Pillars
在非零温度下的单畴纳米级磁体的微磁学模拟中测量了与磁滞相关的动态量。磁环面积和磁场相关性显示出共振特性,共振频率与温度有关。周期平均磁化强度在高频下表现出对称性破缺。
2001-05-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Hysteresis-Free Nanosecond Pulsed Electrical Characterization of Top-Gated Graphene Transistors
我们测量顶栅石墨烯场效应晶体管(GFET)与纳秒范围的脉冲栅极和漏极电压。由于高k电介质或石墨烯的缺陷,漏极电流在~10 μ s的时间尺度上降低~10%,与电荷捕获机制一致。脉冲操作导致无寄生电流的I-V特性,这是研究与短脉冲为75 ns和150 ns的漏极和栅极,分别。脉冲操作使得能够可靠地提取GFET的固有介电常数和迁移率值独立于扫描方向,这比从简单的DC表征获得的值高出两个因子。我们还观察到漏偏置引起的电荷捕获效应在横向场大于0.1 V/um。此外,使用建模和电容-电压测量,我们提取的电荷陷阱密度高达10^12 1/cm^2的顶栅电介质(这里是氧化铝)。我们的研究说明了具有高k值的顶栅GFET的重要时间和场依赖性缺陷,这对于该技术的未来发展必须仔细考虑
2014-03-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A nanogapped hysteresis-free field-effect transistor
本文提出基于范德华堆叠技术的半悬浮器件结构,构建了纳米间隙无磁滞场效应晶体管,实现超洁净界面与欧姆接触,为可靠电子学及纳米流体和压力传感器提供新途径。
2023-06-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Median Mishaps between Chirality and Spin-Orbit Torques via Asymmetric Hysteresis
本研究通过平均两次磁反转的有效磁场,建立了基于磁畴壁手性的自旋轨道矩理论框架,以修正现有测量误差并推动自旋电子学发展。
2024-07-05 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Hysteresis phenomena at ultrathin lubricant film melting in the case of first-order phase transition
在描述粘弹性介质的Lorentz模型的框架内,研究了剪切模量的形变缺陷对原子级平面固体表面间粘性润滑膜熔化的影响。跳跃式和连续熔化的可能性。三种模式的润滑剂的行为,这对应于零剪应力,虎克截面的加载图,和域的塑性流动。这些模式之间的转变可以根据一阶和二阶相变机制发生。描述了静态应力对应变和摩擦表面温度依赖性的滞后现象。研究了该体系的相动力学。结果表明,所研究的量的弛豫时间的比例定性地影响定态模式设置的字符。
2006-10-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Stress- and temperature-dependent hysteresis in shear modulus of solid helium
固体~ 4 He的剪切模量在200 mK以下出现异常的增大,其特征与扭振子实验中的周期减小现象有着显著的相似性。系统地研究了低温下剪切模量随驱动应变和温度的变化规律。滞后行为强烈依赖于驱动和冷却历史,这可以与热辅助Granato-Lucke位错理论。剪切模量的相图的基础上,新兴的滞回性能。
2013-01-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other quant-ph
Correlative mapping of local hysteresis properties in VO$_2$
我们已经开发出一种新的光学显微镜技术,能够跟踪微米级的表面团簇,随着温度的变化。研究的潜在候选者包括相分离的金属-绝缘体材料、铁电体和多孔结构。实现了几个关键技术(包括自动聚焦、步进电机/互相关对准、单像素阈值化、对连接相关长度和图像卷积)以获得阈值化图像的时间序列。在这里,我们应用这种新的方法来探测原型相分离的绝缘体-金属在VO $_2$的转变。实现了绝缘体-金属转变的精确时间和温度序列,使我们能够首次在这种材料中构建转变温度T $_c$的空间图。这些地图揭示了多个有趣的功能,如分形电子图案在微米尺度上,区域的样品具有非常大的或几乎没有局部滞后,T $_c$值和滞后宽度$Δ$ T $_c$之间的正相关性,和高周期到周期的过渡再现性。这些映射还允许识别具有独特过渡特性的单个像素。这种对每个点的局部性质以及整个网络的行为的前所未有的了解为通过{ \em例如}实现的新颖电子应用铺平了道路,解决特定区域所需的存储器和/或开关特性,以及详细的探索滞后理论中的开放问题。
2023-01-10 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Controlled dewetting and phase transition hysteresis of VO2 nanostructures
Brno University of Technology(布尔诺理工大学)
研究通过光刻图案化、可控结晶和脱湿技术实现VO2纳米结构相变控制,展现其在高效光子器件中的应用潜力。
2026-04-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics