Temporal modulation of second harmonic generation in ferroelectrics by a pulsed electric field
该研究基于非线性响应理论与实时模拟，揭示铁电体中脉冲电场及其时间导数共同调制二次谐波强度，证明 $ΔP \propto ΔI_{\mathrm{SH}}$ 的常用关系可能失效。
2025-09-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Dynamical breaking of inversion symmetry, strong second harmonic generation, and ferroelectricity with nonlinear phonons
Max-Planck-Institut für Physik komplexer Systeme（马克斯·普朗克复杂系统物理研究所）
通过光学声子的通用硬ening Kerr-like非线性性动态破缺晶格反演对称性，实现强二次和声生成和铁电性
2026-03-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Domain-Selective Enhancement of Second Harmonic Generation in Monolayer MoS$_2$ via Ferroelectricity-Controlled Photodoping
Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学）；University of Southern Denmark（南丹麦大学）
本研究利用铁电性控制MoS₂/LiNbO₃界面的光掺杂，实现单层MoS₂中二次谐波产生的域选择性增强，提升SHG强度约70%，为非线性光子功能提供新调控手段。
2026-08-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Topological-transition-driven Giant Enhancement of Second-harmonic Generation in Ferroelectric Bismuth Monolayer
Fudan University（复旦大学）；Sun Yat-Sen University（中山大学）
铁电铋单层通过拓扑转变调控实现二次谐波生成的巨量增强，源于狄拉克电子的有效质量调控。
2026-03-06 cond-mat.mtrl-sci
Probing Ferroelectric Phase Transitions in Barium Titanate Single Crystals via $\it{in-situ}$ Second Harmonic Generation Microscopy
本文利用原位二次谐波产生显微术对钛酸钡单晶进行三维畴壁成像，直接可视化铁电畴翻转与畴动力学，并从中提取局部相变温度、滞后行为及相变级数，为铁电器件的原位工程提供新方法。
2024-06-08 cond-mat.mtrl-sci
Low-Field Ferroelectric Switching realised by Forced Harmonic Oscillation of Domain Walls
Queen’s University Belfast（贝尔法斯特女王大学）；Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）；University College Dublin（都柏林大学学院）
通过强制谐振振荡实现低场铁电开关，发现交流电场可显著降低开关所需偏置水平，对低能耗存储技术有潜在影响。
2026-02-19 cond-mat.mtrl-sci
Apertureless Near-Field Second Harmonic Microscopy with Bare Tapered Optical Fiber Tips
提出了一种利用飞秒激光脉冲照射锥形光纤尖端实现二次谐波成像的近场光学技术。在光纤尖端处的电场的增强导致来自尖端附近的样品区域的增强的二次谐波产生（SHG）。该SH发射由相同的锥形光纤收集。本文研究了Pb（Zr_xTi_1-x）O_3铁电薄膜和金属-铁电模型器件的二次谐波空间分布。已经实现了80 nm量级的空间分辨率。这是首次在SH显微测量中超过衍射极限。在铁电薄膜的单个晶粒和/或畴中观察到电场诱导的二次谐波变化。
1999-10-12 cond-mat.mtrl-sci
Anharmonic phonon spectra of PbTe and SnTe in the self-consistent harmonic approximation
在室温下，PbTe和SnTe是具有立方结构的高效热电体。在低温下，SnTe经历铁电转变，其临界温度强烈依赖于空穴浓度，而PbTe是初始铁电体。利用随机自洽谐波近似，我们研究了这两个系统的非谐声子谱和铁电相变的发生。我们发现振动光谱强烈地依赖于密度泛函理论中交换相关核的近似。如果采用梯度修正和理论体积，则自由能Hessian的计算导致声子谱与实验数据吻合良好。在PbTe中，我们再现了在非弹性中子散射中探测到的横光学模声子卫星和沿$Γ$ X方向的横光学和纵声学模之间的交叉。在SnTe的情况下，我们描述了从高温Fm $\overline{3}$ m结构到低温R3 m结构的铁电转变的发生。
2017-09-10 cond-mat.mtrl-sci
High-Symmetry Polarization Domains in Low-Symmetry Ferroelectrics
我们目前的实验证据的铁电聚合物PVDF-TrFE薄膜具有较低的正交晶体对称性的六方晶畴小面。这种效应可以由纯粹的静电去极化力引起。我们表明，在对比磁泡形状域，这种类型的变形不稳定性具有显著的椭圆形字符，更对称的圆谐波的出现是有利的铁电体与高介电常数。
2013-09-02 cond-mat.mtrl-sci
Terahertz-induced second-harmonic generation in quantum paraelectrics: hot-phonon effect
提出包含热声子效应的温度依赖动态模型，模拟超快太赫兹激发下软模行为，证明量子顺电体中的非振荡SHG响应源于热声子效应，而非瞬态铁电序。
2025-07-15 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Terahertz Control of Optical Second-Harmonic Generation in Displacive Ferroelectrics: Electronic Bloch-State Reconstruction
School of Information Science and Technology, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学信息科学与技术学院）；Guilin Julian Technology Co., Ltd.（桂林朱利安科技有限公司）；School of Electronic Engineering and Automation, Guilin University of Electronic Technology（桂林电子科技大学电子工程与自动化学院）；School of Chemistry and Chemical Engineering, Shaanxi University of Science and Technology（陕西科技大学化学与化工学院）；Laboratory of Quantum Information, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学量子信息实验室）
本研究建立位移型铁电体中太赫兹调控光二次谐波产生的微观理论，揭示太赫兹驱动晶格畸变重构电子态以调制二次谐波响应的机制，为非平衡晶格动力学与超快非线性光学搭建微观桥梁。
2026-09-01 cond-mat.mtrl-sci
Anharmonic thermodynamics redefines metastability and parent phases in ferroelectric HfO2
Shanghai University（上海大学）；Materials Genome Institute, Shanghai University（上海大学材料基因组研究院）
非谐热力学方法揭示HfO2铁电正交相在多数条件下低于0.1kBT时的不稳定性，挑战传统谐波预测，并发现铁电母相随温度压力变化而变化。
2026-01-23 cond-mat.mtrl-sci
Subcoercive-field dielectric response of $0.5(\text{Ba}_{0.7}\text{Ca}_{0.3}\text{TiO}_{3})-0.5(\text{BaZr}_{0.2}\text{Ti}_{0.8}\text{O}_{3})$ thin film: peculiar third harmonic signature of phase transitions and residual ferroelectricity
本研究针对脉冲激光沉积制备的BCTZ 50/50薄膜，通过亚矫顽场下的介电与三次谐波测量，揭示了其相变温度随交流场的变化规律、剩余铁电性及升温时特殊的三次谐波相位演化特征，为理解弛豫铁电薄膜的极化行为提供了实验依据。
2024-01-11 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectric Fluids for Nonlinear Photonics: Evaluation of Temperature Dependence of Second-Order Susceptibilities
本文系统测量了五种铁电向列相及层状近晶A铁电相材料的二阶非线性光学极化率，其0.3至20 pm/V的测量值可通过分子级超极化率计算与向列势模型合理预测，突显了建模辅助设计增强非线性光学铁电流体的潜力。
2025-09-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.optics
Non-Linear Modes in Lithium Niobate Ferroelectrics with niobium antisite defects
铁电材料是一类重要的非线性光学材料，在光子器件中有着广泛的应用。在离散哈密顿量中，如果考虑两个极化域之间相互作用项的极化矢量的空间和时间依赖性，则会产生非线性Klein-Gordon（K-G）方程，该方程已在某些系统中得到证明[1]。这个方程作为一个控制方程，使多时间尺度分析（MTSA）上执行一个真正的铁电材料，揭示了新类型的信息的线性（称为软模式）和非线性部分的频率和振幅的振荡。在交错极化的K-G系统中描述了MTSA，重点揭示了本征局域模（ILM）的存在。在这里，详细的结果为第一个三个线性模式和它们的频率作为一个2的功能的范围广泛的铌反位缺陷或，在锂铁电体中的杂质。研究发现，当外界激励（即输入）本质上仅为谐波时，不能确定孤波（即输出）的偶模是否与这类谐波外力发生锁相。
2016-12-13 cond-mat.mtrl-sci
Simulating terahertz field-induced ferroelectricity in quantum paraelectric SrTiO$_3$
最近的实验表明，光可以诱导SrTiO $_3$从量子顺电相到铁电相的转变。在这里，我们研究这种太赫兹场诱导的铁电相变通过求解含时的晶格薛定谔方程的基础上第一性原理计算。我们发现铁电性起源于量子顺电相基态和第一激发晶格态之间的光诱导混合。与实验结果一致，我们的研究表明，非振荡的二次谐波产生信号可以是铁电性的证据在SrTiO $_3$。我们揭示了这种奇异的相变的微观细节，并强调这种现象是量子顺电相的一种独特行为。
2022-09-05 cond-mat.mtrl-sci
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
Structure Factor of a Relaxor Ferroelectric
我们研究了一个极小模型的弛豫铁电体，包括偶极相互作用，和短程谐波和非谐力的临界模式，在纯铁电体理论与淬火无序线性耦合到临界模式。我们提出了获得关联函数主要特征所需的模型的最简单近似解。具体来说，我们计算和比较的结构因子测量的中子散射在不同的特征制度的温度在弛豫PbMg $_{1/3}$ Nb $_{2/3}$ O $_3$。
2015-04-21 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Coexistence of Weak Ferromagnetism and Ferroelectricity in the High Pressure LiNbO3-type Phase of FeTiO3
本文报道了高压合成的FeTiO_3多晶样品的磁性和电学特性，该样品与偏心LiNb_3（LBO）是同构的。压电响应力显微镜、光学二次谐波发生和磁测量表明FeTiO 3-II在室温及以下是铁电的，在~120 K以下是弱铁磁的。这些结果验证了基于铁电性的材料设计准则和在一系列以LBO结构结晶的过渡金属钛酸盐中铁电性和弱铁磁性之间共存的第一性原理计算。高压形式的FeTiO 3是一种罕见的铁电体，表现出由Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用产生的弱铁磁性。
2009-05-20 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast non-thermal suppression of ferroelectricity by carrier screening in LiNbO3
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
利用飞秒激光激发LiNbO3中的载流子，通过时间分辨二次谐波和受激拉曼散射发现，即使低浓度光生载流子也能通过瞬态屏蔽快速且持久地抑制极化，揭示了一种高效、可逆、对称性保持的超快铁电调控机制。
2026-06-29 cond-mat.mtrl-sci
Absence of high pressure ground state re-entrant ferroelectricity in PbTiO$_3$
本研究结合DFT计算与金刚石对顶砧实验，探究经典钙钛矿铁电体PbTiO₃的高压铁电性，明确铁电消失源于区界不稳定性，并发现约70 GPa下稳定的新型中心对称后钙钛矿相，修正了此前的相关认知。
2024-10-31 cond-mat.mtrl-sci
A phononic switch based on ferroelectric domain walls
铁电材料中的畴壁（DW）可以被写入和擦除的容易性提供了动态调制热通量的通用方式。在这项工作中，我们评估的热边界电阻（TBR）的180 $^{\circ}$ DW在原型铁电钙钛矿PbTiO $_3$内的非平衡分子动力学和非平衡格林函数的数值形式。一个很好的协议是获得一个孤立的DW来自这两种方法的TBR，这揭示了声子DW散射机制的谐波特性。示出的铁电材料的热阻增加到约20%，在这里考虑的系统尺寸，由于存在一个单一的DW，和更大的电阻可以通过合并更多的DW沿热通量的路径来实现。这些结果，在设备的工作温度下获得的，证明了基于铁电DW的电致动声子开关的可行性。
2017-10-04 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
Large Enhancements in Optical and Piezoelectric Properties in Ferroelectric Zn1-xMgxO Thin Films through Engineering Electronic and Ionic Anharmonicities
研究证明铁电 Zn1-xMgxO 可通过 Mg 取代调控电子与离子非谐性，同步提升带隙、二次谐波产生和压电性能，并实现 800 nm 周期铁电畴结构。
2023-05-09 cond-mat.mtrl-sci
Nonresonant Raman control of ferroelectric polarization
本文提出利用远低于带隙的非共振超短中红外脉冲激发相干声子，在铌酸锂中实现铁电极化反转，为低能耗超快操控复杂能量景观和合成隐藏相提供了新方法。
2025-09-07 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Analytical model and dynamical phase-field simulation of terahertz transmission across ferroelectrics
本文基于Landau-Ginzburg-Devonshire理论推导铁电薄板太赫兹传输的解析表达式，并用耦合应变、极化与电磁波的动力学相场模拟验证，揭示厚度和频率对传输的影响，为低散热非易失太赫兹调制提供理论依据。
2024-02-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Thermoelectric response of a ferroelectric insulator
National Institute for Materials Science（物质材料研究机构）；Okayama University（冈山大学）；Institute of Science Tokyo（东京科学大学）；Murata Manufacturing Co., Ltd.（村田制作所）；Tohoku University（东北大学）；The University of Tokyo（东京大学）
研究铁电绝缘体中由束缚电荷引起的热电效应，通过多谐波锁定热成像测量交流电场下的温度变化，发现其Peltier系数在相变附近超过100 V，远高于导体。
2026-06-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectric enhancement of superconductivity in compressively strained SrTiO$_3$ films
SrTiO $_3$是一种处于极性不稳定性边缘的初期铁电体，其在低温下通过量子涨落来避免。在这种不寻常的量子顺电相，超导性持续存在，尽管极其稀释的载流子密度。铁电涨落被怀疑通过促进电子配对在超导电性的起源中起作用。为了研究这种可能性，我们使用光学二次谐波产生来测量压应变SrTiO $_3$薄膜中的铁电序参量的掺杂和温度依赖性。在低温下，我们发现了一个自发的平面外的铁电极化与正常状态的电阻率异常的发病完全相关。这些异常以前已与掺杂SrTiO $_3$膜中的超导临界温度的增强相关联，直接连接铁电相和超导相。我们发展了一个长程平均场伊辛模型的铁电相变解释的数据，并提取系统中的相关能量尺度。我们的研究结果支持了长期怀疑SrTiO $_3$中铁电性和超导性之间的联系，但对铁电涨落所起的作用提出了质疑。
2019-09-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Ultrafast x-ray diffraction of a ferroelectric soft mode driven by broadband terahertz pulses
在太赫兹频率范围内的强烈的，几个周期的脉冲具有很强的潜力，在电子基态的固态材料的振动模式的控制方案。在这里，我们报告了一个实验，使用单周期太赫兹脉冲直接激发晶格振动的铁电材料$\mathrm{Sn_2P_2S_6}$和超快X射线衍射，以量化所产生的结构动力学。由太赫兹脉冲的瞬态电场驱动的阻尼谐振子模型很好地描述了Sn $^{2+}$离子沿铁电软模的运动。最后，我们描述了这个模型的非谐扩展，它预测在峰值太赫兹频率场为790 kV/cm的域的相干开关。
2016-02-17 cond-mat.mtrl-sci
Phase transitions of the ferroelectric $(\mathrm{ND}_4)_2\mathrm{FeCl}_5\cdot\mathrm{D}_2\mathrm{O}$ under a magnetic field
由于磁性和铁电性之间的强耦合，$(\mathrm{ND}_4)_2\mathrm{FeCl}_5\cdot\mathrm{D}_2\mathrm{O}$表现出几个有趣的磁相和电相。在这封信中，我们包括高阶现场自旋各向异性相互作用的自旋模型，成功地捕捉铁电相变的$(\mathrm{ND}_4)_2\mathrm{FeCl}_5\cdot\mathrm{D}_2\mathrm{O}$下的磁场，并产生大的权重的高次谐波成分的摆线结构中观察到的中子衍射实验。此外，我们预测一个新的铁电相夹在FE II和FE III相之间的磁场。我们的结果强调了高阶自旋各向异性相互作用的重要性，并为理解具有丰富相图的多铁性材料提供了指导。
2021-05-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Non-Ising domain walls in c-phase ferroelectric lead titanate thin films
铁电体在微机械系统、非线性光学和信息存储等领域有着广泛的应用。最近在这些材料中发现了奇异的偏振纹理，这会强烈影响它们的特性，这使人们对它们的畴壁的性质提出了最前沿的问题--长期以来人们认为主要是伊辛，具有局部零偏振。在这里，结合三个互补的技术-二次谐波发生显微镜，piezoresponse力显微镜，透射电子显微镜-以涵盖所有相关的长度尺度，我们揭示了Néel字符（非伊辛极化取向垂直于壁）的180°畴壁在c相四相铁电钛酸铅外延薄膜，在室温下的人工和本征域。此外，我们表明，域密度的变化-检测光学和通过本地piezoresponse，然后通过径向自相关分析量化-可以让我们深入了解这些材料中存在的潜在缺陷。
2022-09-05 cond-mat.mtrl-sci
Inversion symmetry-broken tetralayer graphene probed by second harmonic generation
本研究通过二次谐波产生技术，实验证实ABCB堆叠四层石墨烯存在反演对称性破缺，可区分不同堆叠畴区并表征取向，为研究单质铁电等新奇物理提供了独特平台。
2023-11-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Temperature dependent ferroelectricity in strained KTaO3 with machine learned force field
本研究结合密度泛函理论与即时机器学习力场辅助的随机自洽谐近似，探究0%-1%面内单轴/双轴应变对本征KTaO₃铁电性的影响，获得了300K内的铁电极化，为应变工程铁电材料研究提供指导。
2025-10-30 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Ferroelectric properties controlled by magnetic fields in DyMn2O5
由于通过外部磁（电）场控制电（磁）极化的基础和技术重要性，磁性和介电性质之间的互相关引起了新的兴趣。在这里，我们报告的新现象，一个外部磁场诱导和/或修改铁电态的磁性材料，DyMn 2 O 5。滞后极化曲线，热释电电流，比热，光学二次谐波产生，和X射线超晶格峰的温度依赖性的测量揭示了连续的相变之间的43 K和4 K，伴随着三个铁电相。由Dy矩有序化引起的零场最低温度相（<8 K）是重入顺电态，但随着磁场的增加，转变为铁电态。该现象与Dy f矩的变磁跃迁密切相关，表明该材料的所有铁电相都与受f-d交换相互作用影响的反铁磁Mn自旋结构密切相关。在温度和磁场平面上给出了DyMn_2 O_5的电相图。
2004-05-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ultrafast Anisotropic Polarization Dynamics of Electronic Ferroelectrics LuFe2O4
本文利用飞秒时间分辨 SHG 研究 LuFe2O4 单晶，发现 800 nm 光激发诱导面内极化减弱、c 轴极化增强的隐藏态，证明电子铁电性可实现飞秒尺度调控。
2024-05-10 cond-mat.mtrl-sci
Nonlinear optical response of ferroelectric oxides: first-principles calculations within the time-domain and the frequency-domain
利用第一性原理计算了LiNbO $_3$、LiTaO $_3$和KNbO $_3$的二阶和三阶非线性极化率。两种不同的方法进行了比较，一种方法是基于频域内的微扰方法，另一种方法是基于电极化的强度的时间演化。两种方法计算的铌酸锂$_3$铁电相的二次谐波系数的频率依赖性非常一致。这进一步验证了实验数据的铌酸锂$_3$和钽酸锂$_3$，测量的入射范围的光子能量在0.78 eV和1.6 eV之间。此外，基于实时的方法被用来估计所有研究的铁电氧化物的三阶非线性极化率。我们进一步表明，准粒子的影响，考虑通过一个剪刀位移与计算效率的独立粒子近似相结合，导致所有的光谱特征向更高的能量和减少的光学非线性的大小。超极化率中的主共振能量表明，对于所有研究的材料，光谱可以通过基本带隙内的多光子吸收来理解。
2022-04-11 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
Shear-Mode Raman Imaging of Ferroelectric Switching in Multilayer 3$R$-MoS$_2$
National Laboratory of Solid State Microstructures and Department of Physics, Nanjing University（南京大学固体微结构物理实验室和物理系）；Research Center for Electronic and Optical Materials, National Institute for Materials Science（物质材料研究机构电子光学材料研究中心）；Research Center for Materials Nanoarchitectonics, National Institute for Materials Science（物质材料研究机构材料纳米构造研究中心）；Collaborative Innovation Center of Advanced Microstructures, Nanjing University（南京大学先进微结构协同创新中心）
利用剪切模式拉曼成像技术研究多层3$R$-MoS$_2$的铁电开关行为，发现不同机械分割区域具有独立响应路径，部分极化终态表明域墙可在特定层对之间存在，产生部分堆叠变换， dwell时间变化表明钉扎位点对动态有显著影响，二次谐波生成测量进一步揭示了三个特征样品边界和域墙取向，包括近锯齿-臂chair双分界线的普遍手性方向。
2026-05-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Observation of persistent centrosymmetricity in the hexagonal manganite family
通过结合X射线衍射（XRD）、压电响应力显微镜（PFM）、二次谐波发生（SHG）和密度泛函理论（DFT），解决了关于六方InMnO $_3$铁电行为的争论。虽然XRD数据显示出降低的晶胞三倍，这也被发现在$P6_3cm$对称性的多铁性六方锰氧化物，PFM和SHG不检测铁电性在环境温度或低温下，在形成鲜明对比的行为在多铁性对应物。我们提出一个中心对称的$P\bar{3}c$相作为基态结构。我们的DFT计算表明，铁电和非铁电结构的相对能量是由静电和氧- $R$ -网站共价之间的竞争，与有利于铁电相的共价的情况下确定的。
2012-07-19 cond-mat.mtrl-sci
Linear and nonlinear optical probe of the ferroelectric-like phase transition in a polar metal, LiOsO3
LiOsO 3是在最近的文献中被确定为“极性金属”的第一种材料之一，这是一类同时具有非中心对称性和金属性的材料。本文利用椭圆偏振法和光学二次谐波法研究了LiOsO_3的线性和非线性光学极化率。使用椭圆偏振光谱法观察到强的光学双折射。从二次谐波偏振仪提取的非线性光学极化率表明，张量分量是相同的幅度，在同构绝缘体铌酸锂，除了沿极轴的分量d33，这是抑制了一个数量级。变温二次谐波测量结合拉曼光谱表明在140 K存在连续的有序-无序极性相变。线性和非线性光学显微镜技术揭示109度/71度铁弹畴壁，像在其他三角铁电体。没有观察到180度极性畴壁出现在整个相变。
2018-09-15 cond-mat.mtrl-sci
In-plane quasi-single-domain BaTiO$_3$ via interfacial symmetry engineering
控制铁电薄膜中面内电畴的演化不仅是理解铁电现象的关键，而且是实现功能器件制造的关键。然而，面内极化铁电薄膜通常表现出复杂的多畴态，这对于光电子器件性能是不期望的。在这里，我们报告了一个战略相结合的界面对称工程和各向异性应变设计的单畴，在平面极化的铁电BaTiO $_3$薄膜。理论计算预测了BaTiO $_3$ / PrScO $_3$（110）$_O$衬底界面环境的关键作用，其中各向异性应变、单斜畸变和界面静电势稳定了单变量自发极化。扫描透射电子显微镜，piezoresponse力显微镜，铁电磁滞回线测量，和二次谐波产生测量的组合直接揭示了稳定的平面准单畴极化状态。该工作为铁电氧化物薄膜面内畴的设计提供了理论依据，而面内畴的设计是高性能光电子器件的前提。
2021-09-17 cond-mat.mtrl-sci
Tetragonal CH3NH3PbI3 Is Ferroelectric
卤化物钙钛矿（HaP）半导体通过显示用特别是四氢甲基铵三碘化铅（MAPbI 3）制成的太阳能电池的显著性能而彻底改变光伏（PV）太阳能转换。特别地，这些电池的低电压损耗意味着光生载流子的显著低的复合率。有人建议，低复合可能是由于空间分离的电子和空穴，一种可能性，如果MAPbI 3是一个半导体铁电体，然而，这需要明确的实验证据。作为第一步，我们表明，在operando，MAPbI 3（不像MAPbBr 3）是热释电的，这意味着它可以是铁电的。下一步，证明它是（不是）铁电体，是具有挑战性的，因为材料的相对较高的电导率（一个适合光伏转换的光学带隙的结果！）以及在高施加偏压下的低稳定性。这排除了铁电电滞回线的正常测量，以证明铁电性是可切换极化的标志。通过采用一种适合于漏电材料的方法，如MAPbI 3，我们在这里展示了在低温下（仍然在室温稳定相的四方相内）来自良好表征的单晶的铁电滞后。使用化学蚀刻，我们还成像极性域，铁电性的结构指纹，周期性地沿着晶体的极轴堆叠，正如理论预测的那样，与整体晶体尺寸成比例。我们还成功地探测到了清晰的二次谐波产生，这是材料非中心对称性的直接证据。我们注意到，材料的铁电性质，可以，但不明显需要在PV电池中是重要的，在室温附近工作。
2017-02-17 cond-mat.mtrl-sci
Second harmonic generation and X-ray diffraction studies of pretransitional region in relaxor K(1-x) LixTaO3
对量子顺电体KTaO_3（KTO）和弛豫体K（1-x）Li_xTaO_3（x=3%（KLT-3）和7%（KLT-7））进行了光学二次谐波观测和精密X射线衍射实验。在KLT-3和KLT-7中发现，在两个特征温度Td和Tp（<Td）之间存在一个预转变区。该区域的平均对称性为四极对称，具有弱的晶格变形，但平均为非极性。Td和Tp之间的温度间隔是一致的中子漫散射的间隔上已被报道。这些事实有力地表明，极性微区（PMR）成核Td和TP的增长。当温度低于Tp时，开始出现较大的形变和场致SH强度，而在零场冷却过程中没有出现明显的SHG。低于Tp的SH强度的温度依赖性与从晶格变形确定的四方性相吻合。Landau-Devonshire唯象方法表明，在Tp处的铁电相变为一级相变，随着Li浓度的降低，相变向二级相变靠近。在Tp以下，中子衍射强度显著增加，表明在Tp附近PMR转变为铁电微畴，在Tp以下的电场作用下，微畴转变为宏观畴。
2006-11-25 cond-mat.mtrl-sci
Microscopic Modeling of Polarization Dynamics in Leaky Dielectrics: Insights into Ferroelectric-Like Behavior
本文通过微观模型解析推导泄漏电介质中非极性材料的磁滞回线，揭示输运过程可产生类铁电复杂响应，并提出结合阻抗谱与介电谱的解析框架以提升位移电流主导系统的预测能力。
2025-01-22 cond-mat.mtrl-sci
Polar Coupling Enabled Nonlinear Optical Filtering at MoS$_2$/Ferroelectric Heterointerfaces
复杂的氧化物异质界面和范德华异质结构提供了两个通用的，但本质上不同的平台，探索涌现的量子现象和设计新的功能。然而，这两类材料之间的协同作用所提供的丰富机会还有待确定。在这里，我们报告了一种非常规的非线性光学滤波效应，从单层的MOS $_2$和相邻的铁电氧化物薄膜之间的界面极性对齐。在异质界面处的二次谐波产生响应由下面的铁电畴壁根据其手性而显著增强或几乎完全淬灭，并且可以由极性畴进一步定制。不同于广泛研究的耦合机制驱动的电荷，自旋和晶格，界面剪裁效应是唯一介导的极性对称性，以及通过我们的密度泛函理论计算解释，指向一个新的材料策略的功能设计的纳米级可重构光学应用。
2020-03-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Unusual Nonlinear Optical Responses in Layered Ferroelectric Niobium Oxide Dihalides: Origin and Manipulation
实现大的和高度可调谐的二阶非线性光学（NLO）响应，例如，二次谐波产生（SHG）和体光伏效应（BPVE）是发展现代光学和光电子器件的关键。最近，二维范德华铁电体NbOX 2（X = Cl，Br或I）被发现表现出异常大的各向异性二次谐波。然而，NbOX 2中NLO响应的物理起源和可能的可调谐性仍然不清楚。在这篇文章中，我们发现，在NbOCl 2的大的二次谐波是由大的跃迁偶极矩和带嵌套诱导的大强度的电子-空穴对之间的协同作用。值得注意的是，NbOCl 2在不同的偏振光下可以表现出显著不同的应变依赖BPVE，这源于有趣的光偏振依赖轨道跃迁。重要的是，我们成功地实现了可逆的铁电反铁电相变通过控制环境温度或外部压力，伴随着极大的可调非线性光学响应。此外，我们还发现NbOX 2中的SHG和BPVE随X的变化遵循不同的规律。我们的研究提供了一个深入的了解新的NLO物理在NbOX 2，并建立了很大的外场可调谐性的设备应用。
2023-02-25 cond-mat.mtrl-sci
Curvature-Controlled Polarization in Adaptive Ferroelectric Membranes
本研究探索了PbTiO$_3$薄膜释放后形成的波纹结构，发现曲率可局部控制其铁电畴结构和力学性能，为自适应铁电材料提供了新思路。
2025-03-07 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast dynamics of ferroelectric polarization of NbOI$_{2}$ captured with femtosecond electron diffraction
本文利用超快透射电子衍射与偏转测量研究了二维NbOI₂纳米晶体的激光诱导极化动力学，发现紫外激发后极化先被抑制后恢复并过冲，且恢复过程伴随相干声学声子与压电响应，为飞秒尺度铁电序参量探测提供了新方法。
2025-04-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Giant linearly-polarized photogalvanic effect and second harmonic generation in two-dimensional axion insulators
二阶非线性光学（NLO）过程，如光电流效应和二阶谐波产生（SHG），在探测和控制能量和器件应用中的光-物质相互作用中起着至关重要的作用。迄今为止，大多数二阶非线性光学过程的研究集中在空间反演对称性破缺的材料，如正常铁电体和非中心对称Weyl半金属。然而，舒布尼科夫群的反转对称性可以通过中心对称晶体中的自旋有序而被打破。不幸的是，这些材料不太常见，并且它们的NLO响应通常很弱。结合量子微扰理论和第一性原理模拟，我们预测了一个巨大的注入电流光电流效应和SHG在新兴的轴子绝缘体，甚至七层MnBi 2 Te 4（MBT）材料，表现出零平台量子反常霍尔（QAH）效应的家庭。它们的注入电流和二次谐波的幅度比广泛使用的铁电体，如BiFeO 3和LiNbO 3大两个数量级。此外，与通常在圆偏振光下观察到的注入电流不同，MBT的注入光电流仅在线偏振光下出现，这使得其便于器件应用。这些独特的特征来自宇称时间对称性、三重旋转对称性和显著的自旋轨道耦合的组合效应。这些增强的NLO效应对于表征QAH系统中的精细拓扑顺序是有价值的，并且还为基于磁性拓扑材料的新型红外光电探测器和光伏应用提供了启示。
2020-03-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Second order structural phase transitions, free energy curvature, and temperature-dependent anharmonic phonons in the self-consistent harmonic approximation: theory and stochastic implementation
自洽谐波近似是计算原子强非谐振动系统自由能的有效谐波理论，其随机实现已被证明是从第一性原理研究固体非谐性质的有效方法。作为平均原子位置（质心）的函数的自由能可以用于研究量子或热晶格不稳定性。特别地，质心是二阶结构相变中的序参量，例如，电荷密度波或铁电不稳定性。根据朗道的理论，关于高对称性构型中质心的自由能（即曲率）的二阶导数的知识允许识别相变和不稳定模式。本文导出了一般原子组态在自洽谐波近似下自由能二阶导数的精确解析公式。的解析导数表示的原子位移和力的形式，可以通过使用重要性抽样的随机技术进行评估。我们的方法特别适合于基于第一性原理密度泛函理论计算的应用，与总能量测定相比，原子上的力可以用微不足道的计算工作来获得。最后，我们提出了一个动力学扩展的理论来计算强非谐声子的光谱特性，探测非弹性散射过程。我们说明了我们的方法与玩具模型，模拟的铁电相变的岩盐晶体，如碲化锡或碲化锗的数值应用。
2017-06-11 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectric Epsilon-WO3 Nanoparticles and Its Bipolaron Driven Opto-electronic Properties at Room Temperature
本研究通过火焰喷雾热解合成法在室温下稳定了ε相WO₃纳米颗粒，发现其具有室温铁电性、光刺激极化响应及双极化子驱动的铁致变色效应，为光电子领域发展提供了新可能。
2025-08-04 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Superior ferroelectricity and nonlinear optical response in a hybrid germanium iodide hexagonal perovskite
报道了准一维有机-无机杂化钙钛矿DMAGeI$_3$，其室温下具备与商用无机材料相当的大自发极化、低矫顽场及最强二次谐波产生响应，第一性原理计算揭示了其性能的微观机理。
2023-05-19 cond-mat.mtrl-sci
A single-phase epitaxially grown ferroelectric perovskite nitride
本研究报道了单相铁电氮化物钙钛矿CeTaN3在氧化物和半导体上的外延生长，证实其极性对称与可翻转铁电畴，剩余极化约20 μC/cm²，为铁电氮化物器件应用奠定基础。
2025-04-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Origin of the large entropy change in the molecular caloric and ferroelectric ammonium sulfate
看似简单的无机盐硫酸铵经历了与非常大的熵变以及电热和压热功能相关联的铁电相变。虽然电极化的结构起源现在已经很好地建立起来，但熵变的结构起源已经有50多年的争议。这个问题是解决在这里使用DFT声子计算与非弹性中子散射在可变的温度和压力下，支持互补的总和准弹性中子散射实验的组合。一个简单的熵模型，其中每个分子离子在高对称相的镜面上是无序的，虽然在文献中被广泛使用，但被证明是站不住脚的。相反，熵是由铵离子在这个阶段的低频振动产生的，谐波项非常小，甚至是负的。这些结果表明，在寻找具有来自大熵变的功能的分子材料时，由宽能量最小值产生的振动熵可能与由晶体学无序产生的构型熵一样重要。
2022-08-05 cond-mat.mtrl-sci
