Unconventional Ferroelectric Switching via Local Domain Wall Motion in Multiferroic $ε$-Fe2O3 Films
铁电和多铁性薄膜中确定性的极化反转对于它们在纳米电子器件中的开发至关重要。虽然铁电性已经研究了近一个世纪，但在许多材料的文献中，矫顽场和饱和极化的报道值存在重大差异。这就提出了关于极化反转背后的原子尺度机制的问题。本文报道了室温下铁磁性和铁电性相结合的材料$ε$ -Fe_2 O_3薄膜的非常规铁电开关。高分辨率原位扫描透射电子显微镜（STEM）实验和第一性原理计算表明，在$ε$ -Fe 2 O3中的极化反转仅发生在预先存在的畴壁周围，在250 - 500 kV/cm的中等电场中触发局部畴壁运动。计算表明，在畴壁开关的激活势垒是近四分之一，对应于最有可能的过渡路径内$ε$ -Fe 2 O 3域。此外，畴壁提供对称性降低，这被证明是必要的铁电开关。$ε$ -Fe 2 O3中的局部极化反转限制了宏观铁电响应，并为如何在其他相关铁电材料中通过畴结构设计来定制铁电性能提供了重要提示。
2019-08-26 cond-mat.mtrl-sci
Domain wall conductivity in semiconducting hexagonal ferroelectric TbMnO$_3$ thin films
虽然在BiFeO $_3$薄膜、Pb（Zr，Ti）O $_3$薄膜和六方晶系稀土锰氧化物单晶中发现了铁电畴界的增强导电性，但畴壁导电性的机理仍有争议。使用导电原子力显微镜，我们观察到增强的电导在半导体六方晶系铁电TbMnO $_3$薄膜的结构和极化方向强烈约束沿c轴的电中性畴壁。这一结果表明，在铁电稀土锰氧化物的畴壁电导率不限于带电畴壁。我们发现，所观察到的TbMnO $_3$膜的导电性是由一个单一的导电机制，即，背靠背肖特基二极管模型调整的隔离缺陷。
2015-07-17 cond-mat.mtrl-sci
Phase-field modeling and electronic structural analysis of flexoelectric effect at 180° domain walls in ferroelectric PbTiO3
挠曲电效应是应变、极化及其梯度之间的耦合，在纳米尺度上表现得尤为突出。虽然这种效应对于理解纳米结构（如铁电体中的畴壁）很重要，但其电子机制尚不清楚。本文采用相场模拟和第一性原理计算相结合的方法研究了四元铁电体PbTiO_3中180°畴壁，发现Néel分量的最终来源是自发极化平方的梯度.电子结构分析表明，在畴壁周围存在电荷密度和电势的重新分布，从而产生电场和Néel分量。这一工作揭示了四方铁电体中180°畴壁附近弯电效应的电子机制。
2017-09-20 cond-mat.mtrl-sci
Nonlinear Dynamics of Domain Wall Propagation in Epitaxial Ferroelectric Thin Films
研究了外延Pb（Zr，Ti）O3薄膜在宽温度范围（3 - 300 K）内的铁电畴壁扩展。我们测量了不同电场下的畴壁速度，发现畴壁速度与电场有很强的非线性关系，特别是在低温下。我们发现，作为表面生长的问题之一，我们的畴壁速度数据从铁电外延薄膜可以分为蠕变，脱钉，和流动的制度，由于无序和弹性之间的竞争。速度和动力学指数的测量值表明，在外延薄膜的铁电畴壁是分形和钉扎由无序诱导的局域场。
2009-01-29 cond-mat.mtrl-sci
Charged domain walls in improper ferroelectric hexagonal manganites and gallates
铁电畴壁作为下一代纳米电子学中的原子级开关、二极管和移动导线正引起广泛的关注。不适当的铁电体中的带电畴壁是特别有趣的，因为它们提供多功能特性和固有的稳定性，而不是在适当的铁电体中发现。本文采用第一性原理计算和唯象模拟方法研究了反常铁电体YMnO $_3$，InMnO $_3$和YGaO $_3$中带电壁的能量和结构.带正电荷和负电荷的壁在局部结构和宽度方面是不对称的，反映了极化不是畴形成的驱动力。壁宽与主结构序参量的幅值和与极化的耦合强度成比例。我们介绍了一般规则，如何工程$n$和$p$型畴壁电导率的基础上的域的大小，极化和电子带隙。这开启了微调局部输运性质和设计用于基于畴壁的纳米电路的$p$ - $n$ -结的可能性。
2018-07-04 cond-mat.mtrl-sci
Conductive Domain Walls in Non-Oxide Ferroelectrics Sn2P2S6
导电畴壁（CDW）是铁电材料中广泛研究的一种结构，它可以看作是嵌入绝缘材料中的准二维可重构导电沟道。因此，铁电纳米电子学的应用具有重要意义。目前，大多数CDW研究仅限于氧化物，相反，在非氧化物中报道的工作有限。本文通过成功合成非氧化物铁电Sn_2P_2S_6单晶，利用不同的扫描探针技术观察并证实了源于倾斜畴壁性质的畴壁电导率。此外，由于界面极化电荷具有相反的符号，被CDW分离的畴也表现出可区分的电导率。这一结果为理解非氧化物铁电体中畴和畴壁的导电行为提供了一个新的平台。
2020-03-31 cond-mat.mtrl-sci
Structural and thermal transport properties of ferroelectric domain walls in GeTe from first principles
铁电畴壁是铁电材料中具有不同极化取向的区域之间的边界。利用第一性原理计算，我们描述了热电GeTe中在（$11\bar{1}$），（$111$）和（$1\bar{1}0$）晶面上形成的所有不同类型的畴壁。我们发现大部分的这些畴壁，这是由偏振变化驱动的附近的结构扭曲。我们发现，这种强的应变-序参量耦合将大大降低晶格热导率的GeTe样品相对于单晶的畴壁。因此，我们的研究结果表明，畴工程是一个很有前途的途径，提高热电优值的GeTe。
2020-04-15 cond-mat.mtrl-sci
The Interaction of an 180 degree Ferroelectric Domain Wall with a Biased Scanning Probe Microscopy Tip: Effective Wall Geometry and Thermodynamics in Ginzburg-Landau-Devonshire Theory
用连续的Landau-Ginzburg-Devonshire理论分析了铁电180 °畴壁与偏置扫描探针显微镜针尖强不均匀电场的相互作用。最初平坦的畴壁边界的平衡形状弯曲，吸引或排斥从探针顶点，这取决于所施加的偏压的符号和值。对于较大的端壁间距，探针诱导畴形核是可能的。利用直接变分法推导了偏振分布的近似解析表达式。该表达式提供了洞察如何平衡极化分布取决于壁有限宽度，相关和去极化效应，静电电位分布的探针和铁电材料参数。
2008-06-15 cond-mat.mtrl-sci
Domain walls and ferroelectric reversal in corundum derivatives
畴壁是介导铁电体中极化反转的拓扑缺陷，与体材料相比，畴壁可能表现出完全不同的几何结构和电子结构。因此，一个详细的原子尺度的静态和动态性能的畴壁的理解是迫切的兴趣。在这项工作中，我们使用第一性原理的方法来研究$180^{\circ}$畴壁的结构，无论是在其松弛状态和沿铁电反转路径，在铁电体属于家庭的$180^{\circ}$的衍生物。我们的计算预测他们的取向，形成能量和迁移能量，并确定重要的极化，磁化和手征之间的耦合域壁。最后，我们指出了一个强的经验相关性的高度的畴壁介导的极化反转势垒和本地键合环境的移动$A$阳离子的测量键价总和。因此，我们的研究结果提供了理论和经验的指导，未来的搜索铁电体候选人的材料中的铁电衍生物家庭。
2016-11-07 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectricity at ferroelectric domain walls
我们提出了第一性原理研究模型畴壁（DW）在原型铁电PbTiO 3。在高温下，DW结构有些微不足道，原子占据高对称位置.然而，在冷却的DW经历了一个巨大的介电异常和一个大的和可切换的极化的发病特征的破介电过渡。因此，我们的研究结果证实了以前的论点发生在结构DW的铁性订单，提供了一个详细的原子图像的温度驱动的DW限制的转变。除了铁电领域的相关性，我们的研究结果突出了这些DW在低维物理和强波动系统中的相变的更广泛领域的兴趣。
2014-06-21 cond-mat.mtrl-sci
Pinning of magnetic domain walls in multiferroics
研究了周期性铁电畴结构背景下反铁磁畴壁的行为。它已被证明，由于与铁电畴结构的相互作用，ADW的结构和能量的变化。铁电畴界对磁自旋起钉扎作用，自旋密度在铁电畴壁附近发生变化。ADW的能量在一个坐标上成为一个周期函数，该坐标是ADW相对于铁电畴结构的位置。结果表明，当ADW的中心与铁电壁重合时，磁畴壁的能量达到最小值，周期性铁电结构为ADW产生周期性磁导率。ADW的相邻平衡态由有限势垒分隔。
2010-11-11 cond-mat.mtrl-sci
Phonon-pair-driven Ferroelectricity Causes Costless Domain-walls and Bulk-boundary Duality
本研究结合第一性原理模拟与像差校正STEM，发现HfO2中阴离子声子配对可贯穿畴壁并保持体相结构，实现零能量局域翻转，为畴壁高密度存储提供新平台。
2024-03-03 cond-mat.mtrl-sci
Pressure on charged domain walls and additional imprint mechanism in ferroelectrics
分析了自由电荷对电场作用下带电铁电畴壁局部压力的影响。在考虑自由电荷对束缚极化电荷的全部或部分补偿的情况下，导出了带电畴壁局部压力的一般公式。结果表明，补偿可以导致一个非常强烈的减少从电场施加在墙上的压力。在某些情况下，这种压力可以由小的非线性效应控制。结果表明，即使在自由载流子迁移率很高的情况下，束缚极化电荷的自由电荷补偿也会导致畴壁迁移率的显著降低。这种迁移率的降低引起了一个额外的压印机制，它可能在铁电材料的开关特性中起重要作用。的补偿带电畴壁上的压力降低的效果示出的情况下，180度的铁电畴壁和90度的铁电畴壁的头对头配置的自发极化矢量。
2007-02-15 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
Structure of $180^\circ$ ferroelectric domain walls in $\mathrm{HfO_2}$ and $\mathrm{ZrO_2}$
我们报告了两个系列的结构代表两种类型的$180^\circ$铁电畴壁在$\mathrm{HfO_2}$和$\mathrm{ZrO_2}$。我们用密度泛函理论模拟了不同宽度的畴结构。结果揭示了畴壁能量和极化对畴宽的依赖关系。我们展示了如何从实验观察到的Hf原子的铁电畴的极化方向可以确定，尽管事实上，有关的O原子的位置的知识是失踪。因此，这两个系列的结构提供了更彻底的解释，从而更深入地理解透射电子显微镜的实验观察。
2022-02-19 cond-mat.mtrl-sci
Electron trapping by neutral pristine ferroelectric domain walls in BiFeO$_3$
原始的中性铁电畴壁在BiFeO $_3$的第一性原理计算表明，过剩的电子被选择性地捕获的畴壁，而空穴只有微弱的吸引。这种捕获的多余电子可能是负责在实验中观察到的畴壁处的热激活电导率。在畴壁的周期性阵列的情况下，被捕获的过量电子产生锯齿形电势，其幅度取决于材料中的电子浓度和畴壁距离。对于71°和109°畴壁，电势是不对称的。这可以改变太阳能电池中的开路电压，从而影响BiFeO $_3$中的光电效应。
2018-09-28 cond-mat.mtrl-sci
Origin of Stationary Domain Wall Enhanced Ferroelectric Susceptibility
铁电体通常采用多畴状态，畴壁将具有不同取向的极化轴的畴分开。铁电材料的电畴壁对铁电材料的性能有着重要的影响。子开关条件下低场磁化率/介电常数的增强通常归因于可逆畴壁振动。最近的实验突出了固定畴壁贡献的介电磁化率，无论任何横向位移或变形的壁。采用密度泛函理论和分子动力学模拟研究了畴壁对PbTiO $_3$低场介电常数的影响。静态介电常数计算作为增加畴壁密度和温度的函数。我们发现，随着畴壁密度的增加，介电常数增加，这是预计将发生在低驱动场畴壁的横向运动是禁止的。介电响应的实空间分解表明，在有限宽度的畴壁内的阻挫偶极子负责增强的低场介电常数。
2017-02-15 cond-mat.mtrl-sci
Direct Measurement of Piezoelectric Response around Ferroelectric Domain Walls in Crystals with Engineered Domain Configuration
本文首次研究了具有工程畴结构的极化铁电晶体在纳米尺度上的压电响应。压电响应力显微镜的tetrahydroxide 0.63PMN-0.37PT弛豫基铁电晶体揭示，d33压电系数显着降低约1 μ m的距离内从不带电的工程畴壁。这一发现对于理解弛豫基晶体中巨大压电响应的机制和设计新的压电材料是必不可少的。
2008-12-31 cond-mat.mtrl-sci
Non-Ising Character of a Ferroelectric Wall Arises from a Flexoelectric Effect
以经典的BaTiO $_3$为例，证明了180 °铁电畴壁（长期以来被认为是Ising型和电荷神经型）同时含有Bloch和Neel型极化分量，因而是带电的。壁面上的束缚电荷密度可高达10 $^6$ ~10 $^7$ Cm $^{-3}$。它表明，挠曲电效应所产生的应力不均匀性是负责额外的布洛赫和尼尔极化分量。这些附加分量的大小由竞争去极化和挠曲电场决定。
2013-12-31 cond-mat.mtrl-sci
Order-Parameter Symmetries of Domain Walls in Ferroelectrics and Ferroelastics
铁电畴、铁弹畴和反相畴之间边界的对称性是从理论上理解它们性质的关键因素。在这里，我们从它们与初级跃迁序参量对称性的有机关系中导出这种对称性。畴壁对称性与序参量n维矢量空间的方向一致，对应于与相邻畴态相关的矢量之和。这一属性是说明由确定的畴壁最大对称性BaTiO 3，LaAlO 3，SrTiO 3和Gd 2（MoO 4）3。此外，在YMnO 3的域图案被解释为从一个湮灭创建过程，湮灭的反相畴壁创建六个铁电畴壁合并在一个单一的点。
2014-04-18 cond-mat.mtrl-sci
Domain Wall-mediated Interfacial Ferroelectric Switching
East China Normal University（华东师范大学）；Suzhou Laboratory（苏州实验室）；Shanxi University（山西大学）
研究揭示了域壁在界面铁电开关中的作用，通过多种方法展示域壁连接相反极化状态并影响开关可逆性，为非易失铁电开关提供了新策略。
2025-12-23 cond-mat.mtrl-sci
Unveiling AC electronic properties at ferroelectric domain walls
铁电畴壁表现出一系列有趣的电学性质，现在被广泛认为是下一代纳米电子学发展的功能二维系统。该领域的一项重大成就是发展了一个基本框架，解释了畴壁处增强的电子直流（DC）传导的出现。在这篇综述中，我们讨论了较少探索的行为下施加交流（AC）电压的铁电畴壁。我们提供了一个概述的最新进展，在纳米级的表征，允许解决的动态响应的个别域壁交流领域。此外，不同的例子，显示出不寻常的交流电子特性，出现在中性和带电畴壁在千兆赫制度。最后，我们讨论了该领域的未来发展方向和新的应用机会，将基于畴壁的纳米电子学扩展到AC技术领域。
2021-09-16 cond-mat.mtrl-sci
Mesoscopic mechanism of the domain wall interaction with elastic defects in ferroelectrics
利用含弹性偶极耦合的含时LGD方程，研究了弹性缺陷对180 °不带电铁电畴壁运动动力学的影响。在一维情况下，由于畴壁与缺陷的相互作用，畴壁速度出现波纹、台阶和振荡。虽然缺陷不影响极限壁速度与场的依赖性，但它们导致激活壁运动所需的最小阈值场。推导了阈值场的解析表达式，结果表明阈值场远小于热力学矫顽场。阈值场与缺陷的浓度成线性比例，并非单调地依赖于它们之间的平均距离。所得结果为研究铁电体中弹性缺陷钉扎畴壁的介观机制提供了理论依据。
2012-01-26 cond-mat.mtrl-sci
Reversible long-range domain wall motion in an improper ferroelectric
本研究发现非本征铁电体 ErMnO3 在电场循环中可实现超过 250 nm 的本征可逆长程畴壁运动，为可调电容器等器件应用提供了可预测行为。
2024-10-13 cond-mat.mtrl-sci
Electrical half-wave rectification at ferroelectric domain walls
铁电畴壁代表了多功能的二维元素，具有很大的潜力，在纳米级的新器件范例。不适当的铁电显示特别有前途的畴壁类型，由于其独特的鲁棒性，是施加特定电子行为的理想模板。例如，化学掺杂诱导p型或n型特性，并且电场在阻性和导电畴壁状态之间可逆地切换。在这里，我们展示了二极管式转换的交流（AC）到直流（DC）输出的基础上中性180 $^{\circ}$域壁不适当的铁电ErMnO $_3$。通过结合扫描探针和介电谱，我们表明，整流发生的频率在畴壁被固定到它们的平衡位置。输出的实际频率范围和幅度由体电导率控制。利用密度泛函理论，我们归因于在中性壁的氧缺陷的积累的输运行为。我们的研究揭示了畴壁作为二维半波整流器，扩展到AC技术领域的畴壁为基础的纳米电子应用。
2018-03-22 cond-mat.mtrl-sci
The ferroelectric domain wall phonon polarizer
调制量子粒子束的偏振是一种强大的方法，可以定制随后能量通量的宏观性质，因为它直接影响其量子成分与其他粒子，波或连续介质相互作用的方式。实用的偏振器，正在开发的电能和电磁能，还没有提出的声子携带的热通量的日期。在这里，我们报告原子声子输运计算表明，铁电畴壁可以作为声子极化器时，热通量刺穿他们。我们的代表性的铁电钙钛矿PbTiO $_3$的模拟表明，与畴壁的结构不均匀性强烈抑制横向声子，而纵向极化模式可以通过多个壁在很大程度上忽略它们的存在。
2017-10-02 cond-mat.mtrl-sci
Optical control of in-plane domain configuration and domain wall motion in ferroelectric and ferroelastic
铁电畴壁对外界刺激的敏感性使其成为纳米电子器件中的功能实体。具体地，具有面内偏振的光学驱动域重新配置是有利的，因此是高度寻求的。在这里，我们表明存在的平面内极化的子域模仿一个单一的域状态和可逆的光控制其畴壁运动在一个单晶的铁电钛酸钡。在非极性铁弹材料的畴结构中类似的光学控制表明长程铁电极化对于畴壁运动的光学控制不是必需的。相反，挠曲电性被发现是域配置的光学控制的一个重要成分，因此，铁弹性材料将是纳米电子器件应用的另一个可能的候选者。
2022-07-19 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio study of the ferroelectric strain dependence and 180$^\circ$ domain walls in the barium metal fluorides BaMgF$_4$ and BaZnF$_4$
我们研究了层状钙钛矿结构的氟化钡化合物BaMF $_4$（M=Mg，Zn）的铁电极化和铁电畴壁结构的应变依赖性。这些材料中不寻常的“几何铁电性”是由单极声子模式的软化驱动的，该模式由MF $_6$八面体的旋转伴随着Ba阳离子的极性位移组成，并且与传统的铁电性相反，涉及最小的电子再杂化。因此，我们预计不同的应变依赖性的极化，和替代畴壁结构相比，发现在传统的铁电材料。采用基于密度泛函理论（DFT）的第一性原理计算，在广义梯度近似（GGA）下，计算了压应变和拉应变下晶体结构和铁电极化的变化.我们执行结构弛豫的铁电极化的相反取向的方向之间的中性畴壁，并计算其相应的能量，以确定哪些是最有可能形成。我们将我们的结果与传统钙钛矿氧化物的文献值进行比较，以提供比较的来源，用于理解替代非氧化物材料如氟化钡的铁电性能。
2015-11-02 cond-mat.mtrl-sci
Soft modes of collective domain-wall vibrations in epitaxial ferroelectric thin films
计算了外延薄膜中铁弹畴壁从平衡位置位移时的机械回复力，并讨论了它们的各种协同平移振荡模式。对于波矢量对应于第一布里渊区的中心和边界的畴壁超晶格的振动，挑选出的软模式是由最小幅度的回复力区分。结果表明，在多畴铁电薄膜中，壁振动的软模对薄膜介电常数的贡献非常大。
2000-12-28 cond-mat.mtrl-sci
Phenomenological theory of a single domain wall in uniaxial trigonal ferroelectrics: lithium niobate and lithium tantalate
基于Ginzburg-Landau-Devonshire理论，对单轴三角铁电体钽酸锂和钽酸锂的畴壁进行了唯象处理。考虑了极化和应变对畴壁能量的贡献随取向的变化。解析表达式的开发进行了数值分析，以确定最小的极化，应变和能量配置的畴壁。据发现，六边形的y-壁是优选的x-壁在这两种材料。这与化学计量组成晶体中畴几何形状的实验观察结果一致。
2005-05-18 cond-mat.mtrl-sci
Cross talk by extensive domain wall motion in arrays of ferroelectric nanocapacitors
我们报告广泛的畴壁运动铁电纳米电容器阵列的压电响应力显微镜调查。与典型的开关脉冲条件相比，在更长或更高的偏置电压脉冲下，畴壁开始传播到相邻的电容器中，从而引发显著的串扰。在重复运行下，传播路径和传播到相邻电容器的面积总是相同的。实验和仿真结果表明，串扰与电容参数和局部缺陷有关。研究结果可为纳米铁电存储器件的可靠性测试提供参考。
2011-11-16 cond-mat.mtrl-sci
Zig-zag charged domain walls in ferroelectric PbTiO$_3$
我们报道了一个带电的180 $^\circ$畴壁的铁电PbTiO $_3$，补偿随机分布的不动电荷缺陷的理论研究。为此，我们利用原子壳模型模拟和连续相场模拟的框架内的金斯堡-朗道-德文郡模型。我们预测，畴壁形成一个锯齿形图案，我们讨论了它的性能在一个广泛的间隔补偿区域的宽度，范围从一对夫妇超过一百纳米。
2022-11-09 cond-mat.mtrl-sci
Electric field driven magnetic domain wall motion in ferromagnetic-ferroelectric heterostructures
研究了铁磁-铁电异质结构中外加电场诱导的磁畴壁动力学。在传统的驱动机制，其中MDW运动是由磁场或电流直接感应，MDW运动出现在这里作为强钉扎的MDW到铁电畴壁（FDW）通过局部应变耦合的结果。通过进行广泛的微磁模拟，我们发现几个动力学制度，包括不稳定性，如自旋波发射和复杂的变换的MDW结构。在所有情况下，MDW的时间平均速度等于FDW的速度，表明没有Walker击穿。
2014-01-16 cond-mat.mtrl-sci
Non-reciprocal neutral ferroelectric domain walls in BiFeO3
该研究通过从头算原子模拟揭示BiFeO3中(112)取向R180畴壁的非互易性，并指出其为纯绝缘体系中能量最低的平面畴壁。
2025-01-09 cond-mat.mtrl-sci
Dynamics of charged domain walls in ferroelectrics
从理论上研究了铁电体中电场与带电畴壁的相互作用。本文导出了荷电畴壁单位面积所受力的一般表达式。结果表明，在适当的铁电体，由壁携带的自由电荷是依赖于相邻畴的大小。结果发现，这种畴壁的迁移率（相对于所施加的场）对包含该畴壁的畴图案的参数敏感。本文用朗道理论解析地解决了正常铁电体中周期性畴型中垂直于极化方向的180度平面带电畴壁所受的力问题。它示出，在小的施加的领域（在线性政权），在这样的模式中作用在墙上的力随着壁间距的减小而增加，力的方向与相应的中性壁的情况下相一致。同时，对于足够大的壁间距和足够大的场，这些力可以是相反的符号。结果表明，所考虑的域图案是不稳定的，在一个无缺陷的铁电体。包含这样的图案，稳定的钉扎压力的晶体的极化，也被认为是。结果表明，除了一个特殊的情况下，电荷畴壁的存在可以使极化更加困难。结果表明，在锯齿波振幅远小于畴壁间距的条件下，所得结果同样适用于锯齿波畴壁。
2012-01-30 cond-mat.mtrl-sci
Intrinsic structural instabilities of domain walls driven by gradient couplings: meandering anferrodistortive-ferroelectric domain walls in BiFeO3
使用Landau-Ginzburg-Devonshire方法，我们预测的铁电-铁弹畴壁的内在不稳定性的反铁电畸变和铁电序参量的梯度项之间的相互作用出现在壁。这些不稳定性是体相共存附近的结构不稳定性的界面模拟，因此它们不是来自薄膜中的不完全极化屏蔽或其空间限制、电致伸缩或挠曲电耦合。研究了BiFeO 3材料参数对71 °、109 °和180 °壁面的影响，发现在109 °和180 °壁面处，当能量梯度较小时，出现弯曲不稳定性，当能量梯度较大时，壁面变直变宽.与180度和109度畴壁相反，不带电的71度畴壁总是直的，并且它们的宽度随着倾斜梯度系数的增加而增加。壁的不稳定性和相关的内在曲折提供了一个新的洞察准同型和弛豫材料，壁钉扎，和序参量场和局部微观结构之间的相互作用机制的行为。
2018-12-31 cond-mat.mtrl-sci
"Head-to-head" and "tail-to-tail" 180-degree domain walls in an isolated ferroelectric
本文用朗道理论研究了有限孤立铁电样品中"头对头"和"尾对尾"的180度畴壁。开发了适合于数值计算的全套方程。在几种极限情况下，推导出了跨壁偏振分布的显式表达式，并对壁宽进行了估计。分析表明，不同的制度的屏蔽和不同的依赖性的宽度上的温度和系统的参数的带电畴壁是可能的，取决于自发极化和浓度的载流子在材料中。结果表明，典型钙钛矿结构中带电畴壁的半宽度约为非线性的E-F屏蔽长度，比中性畴壁的半宽度大一个数量级。在忽略表面极化能力的情况下，得到了不同屏蔽条件下“头对头”壁的形成能。结果表明，无论是“头到头”或“尾到尾”的配置可以是积极有利的相比，铁电体的单畴状态，如果表面的极化能力是足够大的。如果不是这种情况下，在块状铁电体中的带电畴壁的存在仅仅是畴生长动力学的结果。考虑了畴壁带电态、单畴态、多畴态和零极化态之间竞争的尺寸效应。将孤立铁电样品的情况下获得的结果与电极化样品的结果进行了比较。结果表明，电极化样品中的带电畴壁既可以是亚稳态的，也可以是稳态的，这取决于电极与铁电体之间的功函数差以及电极/铁电体界面的极化能力。
2011-03-08 cond-mat.mtrl-sci
Origin of sawtooth domain walls in ferroelectrics
畴和畴壁是决定铁电材料性能的关键因素之一。近年来，一种独特类型的磁畴壁，即，在BiFeO $_{3}$和PbTiO $_{3}$中观察到锯齿形畴壁。在这里，我们建立了一个极小模型来揭示这些锯齿形畴壁的起源。将该模型应用于蒙特卡罗模拟表明：（i）长程库仑相互作用（由于束缚电荷）和短程相互作用（由于相反的偶极子）之间的竞争是形成这些特殊畴壁的原因;（ii）它们的相对强度在确定这些锯齿形畴壁的周期性方面是至关重要的。讨论了形成这种畴壁的必要条件。
2019-10-08 cond-mat.mtrl-sci
Effect of the Intrinsic Width on the Piezoelectric Force Microscopy of a Single Ferroelectric Domain Wall
本征畴壁宽度是反映体铁电性质并控制铁电存储器件性能的基本参数。我们提出了封闭形式的解析表达式，垂直和横向的压电力显微镜（PFM）的锥和盘模型的尖端，超越点电荷和球近似的配置文件。该分析考虑了有限的本征畴壁的宽度，和材料的介电各向异性。这些解析表达式提供了深入了解PFM图像形成的机制，并可用于PFM畴壁轮廓的定量分析。一个真实磁畴壁的PFM轮廓被证明是它的本征轮廓和PFM的分辨率函数的卷积。
2008-01-26 cond-mat.mtrl-sci
Finite-Temperature Atomic Structure of 180^o Ferroelectric Domain Walls in PbTiO3
本文利用准简谐晶格动力学方法计算了PbTiO_3中180 °畴壁的有限温度结构。我们得到了从0 K到室温的畴壁原子结构的温度依赖性。我们还发现，在室温下，Pb中心和Ti中心的180^o畴壁都较厚，T=300K时的畴壁厚度约为T=0K时的3倍。我们的计算表明，Ti为中心的畴壁具有较低的自由能比Pb为中心的畴壁，因此更有可能在有限的温度下看到。
2010-04-26 cond-mat.mtrl-sci
A dynamical magnetic field accompanying the motion of ferroelectric domain walls
最近提出的动态多铁性效应描述了从随时间变化的电极化的强度产生磁化。在这里，我们表明，该效果可以导致一个磁场在移动的铁电畴壁，其中离子的重排对应于铁电极化的旋转时间。我们开发了一个表达式的动态磁场，并计算了相关的参数为例的90 $^\circ$和180 $^\circ$畴壁的钛酸钡$_3$使用结合密度泛函理论和唯象建模。我们发现，磁场达到了几个$μ$ T的顺序在中心的壁，我们提出了两个实验来测量的效果与氮空位中心磁强计。
2019-04-12 cond-mat.mtrl-sci
Surface Effect on Domain Wall Width in Ferroelectrics
在Landau-Ginzburg-Devonshire唯象的框架下，研究了与非均匀极化分布、应变和表面能参数有关的退极化场对铁电薄膜表面附近畴壁轮廓的影响.不均匀的弹性应力和正的表面能都导致了电屏蔽表面的壁宽化。对于弱压电耦合的铁电体，定义表面能参数的外推长度比非均匀弹性应力对壁宽的影响更大。出乎意料的是，畴壁轮廓在接近表面时遵循长程幂律，而在本体中呈指数饱和。在具有高压电耦合和可忽略的小表面能（即高外推长度）的材料中，不均匀弹性应力效应占主导地位。
2008-05-03 cond-mat.mtrl-sci
Symmetry of ferroelectric switching and domain walls in hafnium dioxide
二氧化铪（HfO2）是一种很有前途的铁电材料，由于其与主流集成电路技术的兼容性以及通过减小厚度而令人惊讶地增强的铁电性，可用于实现高密度非易失性存储器和神经形态计算。铁电开关动力学对器件性能至关重要，但HfO2原子结构的复杂性导致了铁电开关的各种路径和畴壁结构的未知。在这里，我们证明了它的低势垒路径和畴壁可以从拓扑对称的角度全面地发现和理解。利用第一性原理和晶格模讨论晶体中的赝手征性和等效变换关系，对HfO2中的4种低势垒场致开关路径和93种不可约拓扑畴壁结构进行了分类和分析.通过对12种180°侧畴壁的迁移率研究，发现了各向异性的反转机制。该方法有望普遍适用于低晶胞点群对称性的位移型铁电体，并为开关动力学的机理研究奠定基础。
2022-07-07 cond-mat.mtrl-sci
Proximity Ferroelectricity Driven by Mobile High-Miller-Index Domain Walls
Westlake University（西湖大学）；Westlake Institute for Advanced Study（西湖高等研究院）
研究揭示了高米勒指数域墙介导的铁电开关机制，通过第一性原理计算和机器学习分子动力学模拟，展示了域墙在AlScN中成核后迁移的低能垒特性，以及钪掺杂在稳定域墙和阻碍其运动中的双重作用，解释了接近铁电性的谜团。
2026-04-28 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
Domain wall fluctuations in ferroelectrics coupled to strain
利用包含极化与应变耦合的Ginzburg-Landau-Devonshire模型，计算了铁电畴壁的涨落谱。由于180度和90度壁的应变分布不同，应变耦合的影响在这两种构造之间不同。声子的有限速度$v_s$延迟了应变对极化涨落的响应，结果依赖于$v_s$。对于$v_s \to \infty$，应变介导瞬时电致伸缩相互作用，这在90度壁的情况下是长程的。对于有限的$v_s$，声学声子阻尼壁激发，产生连续谱函数。作为$v_s\ to 0$，出现带隙模式，其对应于在固定应变势中振荡的极化。
2013-07-30 cond-mat.mtrl-sci
Magnetization Reversal by Electric-Field Decoupling of Magnetic and Ferroelectric Domains Walls in Multiferroic-Based Heterostructures
我们证明了与反铁磁多铁性材料（LuMnO 3）接触的铁磁体的磁化强度可以通过电场脉冲快速反转，并且磁交换偏置的符号可以等温地切换和恢复。由于LuMnO3不是铁弹性的，我们的数据最终表明，这种开关是不介导的应变效应，而是一个独特的电场驱动的铁电和铁磁畴壁去耦。它们独特的动力学对于所观察到的磁开关是必不可少的。
2010-09-04 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectric domain wall clusters in barium titanate
该研究通过可求解任意取向的方法分析钛酸钡非 Ising 铁电畴壁，发现其能量可更低且具有非单调相互作用，能形成稳定畴壁团簇，并确定了所需外电场。
2023-04-25 cond-mat.mtrl-sci
Identification of the defect distribution at ferroelectric domain walls from the evolution of nonlinear dielectric response during aging process
铁电畴壁的运动对铁电材料的宏观介电和压电响应有很大贡献。然而，通过铁电材料的畴壁运动受到晶体缺陷上的钉扎的阻碍，这实质上减少了这些贡献。在这里，使用热力学模型的基础上的Landau-Ginzburg-Devonshire理论，我们发现微观可逆运动的非铁弹180度畴壁相互作用的钉扎中心和非线性宏观介电常数的周期性阵列之间的关系。我们表明，畴壁的可逆运动可以分为两个基本模式。第一，钉扎中心之间的畴壁弯曲，第二，畴壁平面的均匀运动。我们发现，它们各自的贡献可能会发生变化时，钉扎中心的分布在材料老化过程中重新安排。我们证明，它是可能的，以表明在材料老化过程中的畴壁运动的机制受到影响。这允许判断缺陷是否仅均匀地积聚在畴壁处或优选在畴壁平面内的某些方向上排列。我们建议，这一信息可以得到使用简单的宏观介电测量和适当的非线性响应分析。因此，我们的研究结果可以作为一个简单而有用的工具，以获得在老化过程中的畴壁钉扎的细节。
2016-02-09 cond-mat.mtrl-sci
Microwave Conductivity of Ferroelectric Domains and Domain Walls in Hexagonal Rare-earth Ferrite
我们报告了使用导电原子力显微镜（C-AFM）和扫描微波阻抗显微镜（MIM）在六方$Lu_{0.6}Sc_{0.4}FeO_3$单晶中的纳米电成像结果。虽然铁电畴的DC和AC响应可以由表面能带弯曲来解释，但是畴壁（DW）AC电导率的急剧增强显然由由于DW振动而不是移动载流子传导的介电损耗主导。我们的工作提供了一个统一的物理图像来描述铁电畴和畴壁的局部导电性，这将是重要的未来纳入导电，结构动力学和多铁性到高频纳米器件。
2018-08-22 cond-mat.mtrl-sci
Nanoscale piezoelectric response across a single antiparallel ferroelectric domain wall
令人惊讶的不对称性，在当地的机电响应横跨一个单一的反平行铁电畴壁的报告。利用压电力显微镜研究了同成分和近化学计量比的锂离子电池中畴壁周围的面内和面外机电信号。所观察到的不对称性示出有很强的相关性，晶体化学计量，这表明缺陷畴壁的相互作用。提出了一种缺陷偶极子模型。利用有限元方法模拟了壁面的机电过程，并进行了图像重建。对于近化学计量组成，良好的协议，发现在形式和幅度。一些差异之间的实验和建模宽度的成像效果在墙上。这是从可能的静电贡献的成像过程的角度进行分析，以及在壁附近的材料特性的局部变化。
2005-03-09 cond-mat.mtrl-sci
Shear effects in lateral piezoresponse force microscopy at 180$^\circ$ ferroelectric domain walls
在研究中使用piezoresponse力显微镜，我们观察到一个非零的横向piezoresponse在180 $^\circ$畴壁面外极化，c轴取向的四元铁电体Pb（Zr $_{0.2}$ Ti $_{0.8}$）O $_3$外延薄膜。我们将这些观察结果归因于与通过畴壁的$d_{33}$压电系数的符号变化相关的剪切应变效应，与理论预测一致。我们发现，在单斜扭曲的四相BiFeO $_3$膜，这种效果是叠加在横向piezoresponse由于实际的面内极化，必须考虑到，以正确解释的铁电畴配置。
2010-09-02 cond-mat.mtrl-sci
Evolution of defect signatures at ferroelectric domain walls in Mg-doped LiNbO3
利用拉曼光谱研究了单轴铁电锂酸盐单晶的电畴结构。通过分析畴壁处的频移及其随掺杂浓度和退火条件的变化，研究了室温下镁掺杂和极化的影响。结果表明，缺陷是稳定在畴壁和Mg浓度的缺陷结构的变化可以探测到的拉曼模式的移位。我们发现，极性缺陷的签名在散装和畴壁不同。
2018-02-08 cond-mat.mtrl-sci
Erratum: Photovoltage from ferroelectric domain walls in BiFeO$_3$
本文勘误指出，修正模拟方法后发现BiFeO3中仅存在自陷激子，产生的畴壁光电压极小，无法解释实验测得的光电压，推翻了原结论。
2025-03-06 cond-mat.mtrl-sci
