Charge-spin conversion signal in WTe2 van der Waals hybrid devices with a geometrical design
在拓扑半金属中通过电荷-自旋转换有效地产生和控制自旋极化对于未来的自旋电子学和量子技术是期望的。在这里，我们报告了在具有几何设计的Weyl半金属候选WTe 2混合石墨烯器件中测量的电荷-自旋转换（CSC）信号。值得注意的是，石墨烯自旋阀通道上的WTe 2的几何角度产生对对称和反对称CSC信号分量的贡献。在不同的栅极电压和铁磁体磁化强度下的CSC信号的自旋进动测量显示了室温下WTe 2中CSC的鲁棒性。这些结果对异质结器件的设计和二维自旋电子学电路的结构设计具有一定的指导意义。
2020-11-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Ferroelectric switching of a two-dimensional metal
铁电体是具有极性结构的材料，其极性可以通过施加电场来反转。在金属中，巡回电子往往屏蔽离子之间的静电力，这有助于解释为什么极性金属非常罕见。屏蔽还排除了外部电场，显然排除了极性反转的可能性，从而排除了铁电切换的可能性。然而，原则上，足够薄的极性金属可以被足够的电场穿透以被切换。在这里，我们表明，分层拓扑半金属WTe2提供了第一个实施例的这一原则。虽然单层WTe 2是中心对称的，因此是非极性的，但堆叠的块状结构是极性的。我们发现，两层或三层WTe 2表现出自发的平面外电极化的强度，可以使用栅电极切换。我们使用石墨烯作为电场传感器直接检测和量化极化。此外，极化状态可以通过电导率来区分，并且可以改变载流子密度以修改性质。临界温度高于350 K，并且即使当WTe 2夹在石墨烯中时，它在室温下也保持其开关能力，证明了适合与其他二维材料组合应用的鲁棒性。
2018-09-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Defect-induced multiferroicity in bulk solid solutions of WSe$_2$ and WTe$_2$
Universidad de Los Andes（安第斯大学）；Universidad Central（中央大学）；Universidad del Rosario（玫瑰大学）
研究通过调控Te浓度和硫化物缺陷比例，揭示了W(Se₁₋ₓTeₓ)₂固溶体的结构、磁性和铁电性能，发现缺陷诱导多铁性与掺杂协同作用。
2026-04-17 cond-mat.mtrl-sci
Direct measurement of ferroelectric polarization in a tunable semimetal
铁电性，铁磁性的静电对应物，长期以来一直被认为与金属性不相容，因为电偶极子和外部电场被巡回电荷屏蔽。然而，最近的测量表明，在双层和三层的WTe $_2$，半金属过渡金属二硫属化物与破坏反转对称的电导的铁电开关的签名。该系统的一个特别有前途的方面是，电子和空穴的密度可以通过外部栅极电压连续调谐。这种自由度使得铁电性和自由载流子之间的相互作用，以前未探索的制度的调查。在这里，我们采用双层WTe $_2$的双栅介观器件中的电容传感直接测量在金属状态下的自发极化，并量化的传导和价带的极化上的自由载流子的效果，分别。我们比较我们的结果的低能量模型的电子带，并确定层极化状态，有助于运输和极化的同时。因此，双层WTe $_2$被证明是铁电金属的一个典型例子，并且是探索极性有序、铁电转变和在自由载流子存在下的应用的理想平台。
2020-12-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Unconventional charge-spin conversion in Weyl-semimetal WTe2
拓扑量子材料的一个突出特点是在电子能带结构中具有新颖的自旋拓扑结构，具有很高的电荷-自旋转换效率。在这里，我们报告了电荷电流诱导的自旋极化在II型外尔半金属候选WTe 2和有效的自旋注入和检测在石墨烯通道高达室温。与传统的自旋霍尔和Rashba-Edelstein效应相反，我们的测量表明WTe 2中的非常规电荷-自旋转换，这主要是由系统的晶体对称性所禁止的。这种大的自旋极化在WTe 2中是可能的，这是由于降低的晶体对称性与其大的自旋Berry曲率、与费米态的新颖自旋织构的自旋轨道相互作用相结合。我们展示了一个强大的和实用的方法，用于电创建和检测这样的自旋极化使用电荷到自旋转换及其逆现象，并利用它在石墨烯通道中的有效自旋注入和检测到室温。这些发现为利用拓扑Weyl材料作为全电范德华自旋电子电路中的非磁性自旋源以及低功率和高性能非易失性自旋电子技术提供了机会。
2020-08-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Spin pumping and large field-like torque at room temperature in sputtered amorphous WTe$_{2-x}$ films
本文研究了溅射WTe_（2-x）（x=0.8）（t）/Co_（20）Fe_（60）B_（20）（6 nm）异质结在室温下的自旋-电荷和电荷-自旋转换。自旋泵浦测量用于表征自旋-电荷效率，并且计算出的自旋效率大于~0.035。进行二次谐波霍尔测量以估计电荷-自旋转换比。我们发现，该系统表现出较大的类场转矩（自旋转矩效率~ 0.1）和较小的类阻尼转矩（自旋转矩效率~0.001）相比，报告的重金属。高分辨率透射电子显微镜图像显示，WTe 2-x层是非晶的，这可能会通过诱导大的界面自旋轨道散射来增强自旋交换效应，从而有助于产生大的类场扭矩。
2020-02-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Room-temperature ferroelectric switching of spin-to-charge conversion in GeTe
自20世纪90年代诞生以来，半导体自旋电子学与作为自旋源的铁磁体的兼容性很差。虽然某些半导体的破缺反转对称性可替代地允许自旋-电荷相互转换，但其通过电场的控制是不稳定的。铁电Rashba半导体是一种吸引人的材料，具有铁电性赋予的磁性、大的自旋轨道耦合和非挥发性。然而，它们在自旋电子学方面的潜力却很少被探索。在这里，我们展示了非易失性，铁电控制的自旋电荷转换在室温下在外延碲化锗薄膜。我们表明，铁电开关的电选通是可能的GeTe，尽管它的高载流子密度。我们揭示了一个自旋到电荷的转换有效的Pt，但其符号是由铁电极化的方向控制。理论和实验数据的比较表明，自旋霍尔效应在开关转换中起着重要作用。这些结果开辟了一条将自旋逻辑和存储器集成到硅兼容材料中的器件路线。
2021-03-13 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectric Materials for Solar Energy Conversion: Photoferroics Revisited
铁电材料（即表现出自发电极化的固体）在太阳能电池中的应用有着悠久而有争议的历史。这包括异常光伏效应（APE）和体光伏效应（BPE）的第一次观察。最近无机和混合钙钛矿结构材料（例如BiFeO 3、CsSnI 3、CH 3 NH3 PbI 3）在太阳能电池中的成功应用强调了极性半导体可用于常规光伏架构。我们回顾了这一领域的发展，特别强调已知的材料显示APE/BPE（如ZnS，CdTe，SbSI），和理论解释。临界分析与基础电子结构的第一性原理计算相辅相成。除了讨论铁电吸收层的影响，和固态极化理论（Berry相位分析），设计原则和高效率的铁电photopolics的机会。
2014-12-22 cond-mat.mtrl-sci
Er3+-doped Na0.5Bi0.5TiO3 Ferroelectric Thin Films with Enhanced Electrical Properties and Strong Green Up-conversion Luminescence
具有上转换发光（UCL）特性的铁电材料在显示和传感等方面具有潜在的光电应用。在此，我们展示了Er 3+掺杂的Na 0. 5 Bi 0. 5 TiO 3薄膜的强绿色UCL和增强的电学性质。所述薄膜通过使用改进的化学溶液沉积方法来制备。这些薄膜是纯相的，并且以钙钛矿结构结晶。其中，Na_（0.5）Bi_（0.49）Er_（0.01）TiO_3薄膜的剩余极化强度和介电常数最大，分别为0.22 C/m ~ 2和1166。同时，在掺Er 3+薄膜中观察到了525 nm和548 nm的强绿光UCL。它们是由Er ~（3+）离子的~ 2 H ~（11/2）→ ~ 4 I ~（15/2）和~ 4S ~（3/2）→ ~ 4 I ~（15/2）跃迁引起的。这些薄膜在光电器件应用中具有潜力。
2015-02-04 cond-mat.mtrl-sci
Photo-magnetization in two-dimensional sliding ferroelectrics
光-物质相互作用是理解和操纵材料的几何和电子行为的关键途径之一，特别是二维材料，由于其高的表面积与体积比而具有光学可及性。在目前的工作中，我们集中在最近发现的二维滑动铁电材料，其中的平面外的电极化的强度可以切换与一个小的水平平移在一个层。结合对称性分析和第一性原理计算，我们预测光照射可以将非平衡磁矩注入到滑动铁电体中。这种磁矩由自旋和轨道自由度贡献组成。我们使用$\mathrm{ZrI}_2$、$\mathrm{WTe}_2$和$\mathrm{MoS}_2$双层铁电体来说明我们的理论。在中等光照射下，可以在这些系统中产生$0.1-1$ $μ_B$量级的非平衡磁矩，这也取决于入射光的偏振性质。此外，我们表明，这种光注入磁性改变其符号时，滑动偶极矩开关。这种光致磁化可以通过磁光方法（如克尔或法拉第效应）检测到，这是滑动铁电性的一个指标。因此，可以使用全光泵浦和探针装置来测量和检测微小的滑动铁电相。
2022-01-12 cond-mat.mtrl-sci
Multistate Manipulation of Charge-Spin Conversion in Two-Dimensional Ferroelectric Bilayers
University of Regensburg（雷根斯堡大学）；Tsinghua University（清华大学）
提出在二维铁电双层中同时控制Edelstein效应和自旋霍尔效应的机制，通过层间极化构型切换实现三种不同状态的电控自旋积累，并利用第一性原理计算在PtBi2双层中验证。
2026-06-15 cond-mat.mtrl-sci
Persistent spin texture preserved by local symmetry in graphene/WTe$_2$ heterostructure
Zernike Institute for Advanced Materials, University of Groningen（格罗宁根大学泽尔尼克高级材料研究所）；Faculty of Physics and Applied Informatics, University of Łódź（罗兹大学物理与应用信息学院）
研究通过第一性原理计算揭示了石墨烯/WTe₂异质结构中局部对称性对持久自旋纹理的保护作用，发现其在无拓扑边缘态情况下仍支持长距离自旋传输。
2025-09-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Intrinsic inverse band gap versus polarization relation in ferroelectric materials
针对铁电体带隙大导致太阳能转换效率低的问题，本研究通过高通量与第一性原理方法筛选出15种带隙-极化呈本征反比关系的铁电材料，为设计小带隙大极化铁电体提供了新路径。
2025-05-22 cond-mat.mtrl-sci
Phase Switchable Photocatalytic Water Splitting via a Paraelectric-Ferroelectric Transition in Zr2Ge2S6 Monolayer: A Comprehensive Theoretical Insights
University of Rajshahi（拉杰沙希大学）
本研究通过第一性原理计算发现，Zr₂Ge₂S₆单层可通过顺电-铁电相变调控光催化水分解性能，其太阳能-氢能转换效率从顺电相的7.71%提升至铁电相的15.31%，为调控二维铁电材料光催化性能提供了有效策略。
2026-09-02 cond-mat.mtrl-sci
Bulk photovoltaic effect in ferroelectric and antiferroelectric phases of antimony sulphoiodide investigated by means of ab-initio simulations
本研究通过第一性原理计算发现硫碘化锑的铁电与反铁电相带隙相近但自旋织构不同，其体光伏效应由线性和圆光伏效应驱动且可见光下光电导率高，可用于物相诊断，是太阳能转换及自旋电子学的潜力材料。
2025-06-12 cond-mat.mtrl-sci
Enhanced functional reversibility in lead-free ferroelectric material over long cycle pyroelectric energy conversion
本文通过晶格调控和晶粒粗化使无铅BCZT-0.10BCT满足相变相容条件，实现高可逆相变，器件在3000次循环中保持4μA/cm²稳定热释电输出，显著提升抗疲劳性能。
2023-03-22 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Energy conversion from heat to electricity by highly reversible phase-transforming ferroelectrics
由于多铁性材料的铁性随温度的变化而变化，使其成为热能、电能、磁能和机械能之间的转换介质，因此寻找高性能的多铁性材料成为能源科学领域的研究热点。在这里，我们报告了一种材料开发策略，该策略指导我们发现一种可逆相变铁电材料，该材料可从微小的温度差中获得持久的能量。该材料满足极性相和非极性相之间的晶体学相容性条件，表现出仅2.5C的热滞后和高品质因数。在没有任何偏置场的情况下，它在连续的热力学循环中稳定地产生15 uA的电力。我们证明了我们的器件在540个完整的相变循环中在100 C附近始终产生6 uA/cm 2的电流密度，而没有任何电气和功能退化。该能量转换装置可以直接点亮LED，而无需附加外部电源。这种有前途的材料候选者使低品位废热收集更接近实际实现，例如，水沸点附近的小温度波动可以被认为是清洁能源。
2021-06-10 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
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
Intrinsic ultrafast edge photocurrent dynamics in WTe$_2$ driven by broken crystal symmetry
Basic Research Laboratories, NTT, Inc.（NTT株式会社基础研究所）；Department of Electrical Engineering, University at Buffalo（布法罗大学电气工程系）
研究揭示WTe₂中由晶格对称性破坏驱动的超快边缘光电流动力学，展示超快光-电转换及皮秒级电流方向切换，为开发自供电超快光电设备提供新策略。
2026-01-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Tunning Spin Hall conductivities in GeTe by Ferroelectric Polarization
通过电场控制电荷-自旋电流转换在自旋电子器件中是至关重要的，这可以在硅藻铁电半导体GeTe中实现，其中确定铁电性可以改变自旋织构。基于密度泛函理论的计算，我们证明了自旋霍尔电导率（SHC）可以通过铁电性进一步调节。从对称性的角度阐明了由电场驱动的自旋织构变化，突出了互锁的自旋和轨道自由度。我们观察到SHC的起源可以归因于Rashba效应和内禀自旋轨道耦合。SHC的σ_xy^z分量在带边附近可达100 { \hbar }/e/（Ωcm），这对自旋电子学器件的工程化具有重要的意义。我们的工作可调自旋输运性质通过铁电极化带来了新的资产到自旋电子学领域。
2019-11-14 cond-mat.mtrl-sci
Inverse Ising effect and Ising magnetoresistance
该研究理论上分析了1Td WTe2中Ising SOC诱导的自旋织构，提出了非正交的逆Ising效应进行自旋-电荷转换，并预测了WTe2/铁磁异质结构中的Ising磁阻，为自旋动量锁定与转换提供了新途径。
2023-02-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electric leakage suppression of phase-transforming ferroelectrics with donor impurities
本文通过实验与DFT计算揭示施主掺杂铁电氧化物中相变抑制漏电的机理，并提出漏电抑制系数，为高温低漏电铁电材料设计提供依据。
2024-06-07 cond-mat.mtrl-sci
Terahertz control of surface topology probed with subatomic resolution
通过太赫兹光控制WTe₂表面单原子层的剪切运动，实现拓扑相变并揭示费米弧表面态的可逆湮灭。
2024-11-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable Edelstein effect in intrinsic two-dimensional ferroelectric metal PtBi$_{2}$
University of Regensburg（雷根斯堡大学）；Halle-Berlin-Regensburg Cluster of Excellence CCE（哈雷-柏林-雷根斯堡卓越集群）
研究发现二维铁电金属PtBi$_{2}$单层中可通过极化开关调控埃德利斯特效应，实现非易失的电荷-自旋转换控制。
2026-01-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectric switching control of spin current in graphene proximitized by In$_2$Se$_3$
Institute of Informatics, Slovak Academy of Sciences（斯洛伐克科学院信息学研究所）；Faculty of Physics, University of Belgrade（贝尔格莱德大学物理学院）；Institute of Physics, Pavol Jozef Šafárik University in Košice（科希策帕沃尔·约瑟夫·沙法里克大学物理研究所）；Institute of Physics, University of Silesia in Katowice（卡托维兹西里西亚大学物理研究所）；Institute of Experimental Physics, Slovak Academy of Sciences（斯洛伐克科学院实验物理研究所）；New Technologies Research Centre, University of West Bohemia（西波希米亚大学新技术研究中心）
铁电开关调控石墨烯中近邻的自旋电流，通过计算揭示其自旋纹理特性，为自旋电子器件发展提供新方法。
2025-06-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
First principles calculations of the Shift Current Bulk Photovoltaic Effect in Ferroelectrics
通过对密度泛函理论的电子结构应用“位移电流”理论，从第一性原理出发计算了铁电体BaTiO $_3$和PbTiO $_3$的体光伏响应. BaTiO $_3$的第一性原理结果再现了实验光电流的方向和大小作为光频率的函数，以及电流对光偏振的依赖性，表明移位电流是BaTiO $_3$中体光伏效应的主导机制。此外，我们详细分析了响应与材料性能之间的关系。光电流并不简单地或强烈地依赖于材料极化的大小，如先前所假设的;相反，具有离域的、沿着电流方向高度不对称的共价键合的电子状态是强移位电流增强所需的。响应依赖于外部和材料参数的复杂性表明不仅在太阳能转换中应用，而且还可以应用于传感器和开关类型的设备。
2012-08-21 cond-mat.mtrl-sci
Field-induced ultrafast modulation of Rashba coupling at room temperature in ferroelectric $α$-GeTe(111)
Rashba材料已经成为自旋电子学原型设备中自旋-电荷转换的理想场所。其中，$α$ -GeTe（111）是一种非中心对称的铁电（FE）半导体，其强自旋-轨道相互作用引起巨Rashba耦合。它的室温铁电性最近被证明是一种基于可切换极化的新型高能效非易失性存储器件。目前基于电场的应用，写入和读取过程可以通过使用飞秒（fs）光脉冲来胜过，这需要探索在该时间尺度上对铁电性的可能控制。本文利用时间和角度分辨光电子能谱（tr-ARPES）研究了$α$ -GeTe（111）的电子能带结构的室温瞬态动力学。我们的实验揭示了由表面光电压（SPV）介导的fs时间尺度上的Rashba耦合的超快调制，即对应于晶格畸变增强13%的增加。这为控制$α$ -GeTe（111）和量子异质结构中的FE半导体材料中的FE极化开辟了途径。
2022-04-25 cond-mat.mtrl-sci
Coupled Ferroelectricity and Superconductivity in Bilayer $T_d$-MoTe$_2$
本文发现双层T_d-MoTe$_2$同时具有铁电开关和超导电性，其铁电转变伴随电场驱动的一级超导-正常态转变，并揭示了最大超导转变温度与补偿电子-空穴费米口袋及带间配对相互作用的关联。
2023-04-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Ferroelectric Polarization in Antiferroelectric Chalcogenide Perovskite BaZrS3 Thin Film
块状硫族化合物钙钛矿BaZrS 3（BZS）在可见光区具有直接带隙，是一种重要的光伏材料，但由于其反铁电（AF）性质而具有有限的适用性。目前，铁电（FE）钙钛矿基光致发光材料因其环境稳定性和更好的能量转换效率而引起了极大的关注，这是由于反转对称中心的丢失而导致的。利用变温拉曼光谱和第一性原理计算研究了化学气相沉积（CVD）法生长的BZS薄膜的反铁电-铁电（AF-FE）相。Fe相的起源是由A7 g ~ 300 cm-1和B1 g ~ 5 ~ 420 cm-1模的反常行为确定的，这涉及ZrS 6八面体顶位原子的振动。此外，低于60 K，B1 g1和B2 g2（~ 85 cm-1）模式出现，而B12 g（~ 60 cm-1）消失，以稳定Pnma结构对铁电性的局部扭曲。这里，B2 g2和B1 g2涉及Ba原子以AF方式的振动，而B1 g1还涉及八面体的旋转。我们的第一性原理计算证实了铁的出现是由于氧杂质局部地存在于硫原子的顶点位置，导致ZrS 6八面体中的反转对称中心丢失的结果。
2020-04-30 cond-mat.mtrl-sci
Inverse Rashba-Edelstein THz emission modulation induced by ferroelectricity in CoFeB/PtSe2/MoSe2//LiNbO3 systems
本研究在双畴LiNbO3衬底上制备了CoFeB/PtSe2/MoSe2异质结构，通过铁电极化方向实现了对THz发射的显著调制，揭示了基于逆Rashba-Edelstein效应的低能耗场效应自旋轨道架构在新型THz技术中的潜力。
2024-12-28 cond-mat.mtrl-sci
Switchable enhanced spin photocurrent in Rashba and cubic Dresselhaus ferroelectric semiconductors
自旋电流的产生和控制是自旋物理和应用的核心问题。到目前为止，自旋-轨道相互作用（SOI）是通过自旋-电荷电流转换产生SC的既定途径。我们预测一个有效的自旋光转换通过Rashba和高阶立方Dresselhaus SOI铁电体。与已知的Edelstein效应不同，其中SC是由非平衡自旋密度产生的，我们预测的自旋极化电流是来自光与铁电体中SOI产生的独特自旋织构之间的直接相互作用。使用第一性原理模拟，我们证明了这些概念，通过计算直流自旋光电流在一个原型Rashba铁电体，α-GeTe。光致SC比电荷光电流大两个数量级。更重要的是，我们可以方便地切换SC的方向通过施加电场通过反转的自旋织构。这些预测为利用非易失性电场产生和控制光驱动超临界流体提供了希望。
2021-02-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Theory of Intermediate Twinning and Spontaneous Polarization in Ferroelectric Potassium Sodium Niobate
针对铌酸钾钠相变路径与中间孪晶机制不明的问题，本文构建几何非线性电弹性能量模型，证明中间孪晶源于能量最小化，并解释多种实验微结构与自发极化。
2025-03-13 cond-mat.mtrl-sci
Monolithic GaN Systems Combining Non-Volatile Memory and Analog Computing via Area-Ratio-Engineered Ferroelectric AlScN Gate Stacks
Soongsil University（首尔大学）；Fibertek Inc（Fibertek公司）；DEVCOM Army Research Laboratory（美国陆军研究开发司令部陆军研究实验室）
研究通过面积比工程铁电AlScN栅堆叠的GaN晶体管，实现非易失性存储器与模拟计算结合。低面积比器件有良好多级单元操作与均匀性，高面积比器件展示多态逆变器等，为单片集成GaN系统用于高功率和射频应用奠定基础。
2026-07-10 cond-mat.mtrl-sci
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
Anisotropic light-electron-phonon coupling and ultrafast carrier separation in ferroelectric BaTiO$_3$
Universität Konstanz（康斯坦茨大学）；Indian Institute of Science Education and Research Berhampur（印度科学教育与研究学院贝尔汉普尔分校）
通过超快电子衍射和电磁场电子显微镜，发现铁电BaTiO$_3$中光激发导致各向异性电子-声子耦合，并观察到超快电子-空穴对在铁电场下的分离。
2026-06-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Large electrically and chemically tunable Rashba-Dresselhaus effects in Ferroelectric CsGeX$_3$ (X=Cl, Br, I) perovskites
本研究通过第一性原理模拟发现无铅铁电CsGeX$_3$钙钛矿具有大且可调Rashba-Dresselhaus效应，自旋劈裂最高达171 meV，可通过化学替换和电场调控，为自旋电子学应用提供新候选材料。
2024-07-19 cond-mat.mtrl-sci
Large Nernst effect in Te-based van der Waals materials
本研究系统测量碲化物范德华外尔半金属的能斯特效应，发现WTe₂等二元化物具大线性系数，多元化物呈非线性中等系数，揭示线性分量与迁移率的关联及非线性项的多能带起源，强调该家族材料的热电应用潜力。
2024-11-29 cond-mat.mtrl-sci
Externally controlled and switchable 2D electron gas at the Rashba interface between ferroelectrics and heavy $d$ metals
在非中心对称材料和界面中，强的自旋-轨道耦合导致了一些显著的物理现象，如非平凡的自旋织构，它可能表现为Rashba、Dresselhaus和其他复杂的组态。这为非易失性自旋电子器件的研究提供了一个有希望的基础。本文从第一性原理出发，模拟了生长在铁电体PbTiO $_3$（001）上的双金属铂钯层中的二维电子气。后者原则上允许通过极化反转来切换和控制自旋-电荷转换。我们展示了如何能带结构和Rashba分裂不同的Pt和Pd的覆盖层，以及这些电子功能的变化与增加的覆盖层厚度和极化反转后。此外，对于这两种覆盖层，我们模拟了它们的电流-电压（$I-V$）特性，其电阻在极化反转时在20%和几百%之间变化。研究结果可直接用于Rashba-Edelstein效应的建模。
2021-11-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electric field controlled spin transport in a topological insulator interfaced with a ferroelectric antiferromagnet
Materials Science Division, Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室材料科学部）；Department of Materials Science and Engineering, University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校材料科学与工程系）；Rice Advanced Materials Institute, Rice University（莱斯大学莱斯先进材料研究所）；Department of Materials Science and Engineering, Cornell University（康奈尔大学材料科学与工程系）；Department of Physics, University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校物理系）；Kavli Institute at Cornell for Nanoscale Science, Cornell University（康奈尔大学卡弗里纳米科学研究所）；Leibniz-Institut für Kristallzüchtung（莱布尼兹晶体生长研究所）
研究拓扑绝缘体Bi$_2$Te$_3$与反铁磁多铁性BiFeO$_3$界面的自旋-电荷转换，利用非局部自旋输运装置，通过研究自旋输运厚度依赖性揭示拓扑表面态主导特征，展示了高效转换，突出Bi$_2$Te$_3$平台价值，为自旋基器件设计提供途径。
2026-07-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The electrical transport of intrinsic two-dimensional ferroelectric metal PtBi2
Inner Mongolia University（内蒙古大学）；China Three Gorges University（三峡大学）
该研究探究本征二维铁电金属PtBi2的电输运特性，发现其高居里温度、可观电荷-自旋转换效率，设计出可实现非易失性阻态切换的铁电金属场效应晶体管，为相关器件设计提供见解。
2026-08-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Giant interfacial spin-Hall angle from Rashba-Edelstein effect revealed by the spin-Hall Hanle processes
该研究利用自旋霍尔Hanle效应表征Pt/铁电界面，证明Rashba-Edelstein效应可使界面自旋霍尔角达到约0.3，显著增强自旋-电荷转换。
2023-09-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Flexoelectric effect mediated spin-to-charge conversion at amorphous-Si thin film interfaces
由于垂直于界面的电势而产生界面自旋到电荷的转换。电势可以人工诱导，例如，在界面处使用铁电和压电薄膜。诱导电势的替代方式可以是挠曲电场。在所有具有或不具有反转对称性的材料中都可以观察到挠曲电性，另外不需要大的栅极偏压。在这项实验研究中，我们报告了大的自旋电荷转换（自旋霍尔角-0.578）在Ni 80 Fe 20/非晶Si接口归因于挠曲电介导的Rashba自旋轨道耦合。在界面处的挠曲电性也引起了层间自旋声学声子或挠曲磁弹性耦合。除了自旋-电荷转换外，应变界面还导致反常能斯特效应增加近三倍。这种室温下自旋相关热电行为的应变工程为实现自旋电子学和自旋热电子学器件打开了一扇新的窗口。
2020-06-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin and Orbital Rashba response in ferroelectric polarized PtSe$_2$/MoSe$_2$/LiNbO$_3$ heterostructures
Laboratoire Albert Fert, CNRS, Thales, Université Paris-Saclay（阿尔贝·福尔特实验室，法国国家科学研究中心，泰雷兹集团，巴黎-萨克雷大学）；Univ. Grenoble Alpes, CEA, Leti（格勒诺布尔阿尔卑斯大学，法国替代能源和原子能委员会，微电子与技术研究所）；Univ. Grenoble Alpes, CEA, CNRS, Grenoble INP, IRIG-SPINTEC（格勒诺布尔阿尔卑斯大学，法国替代能源和原子能委员会，法国国家科学研究中心，格勒诺布尔理工学院，IRIG自旋技术中心）
研究通过第一性原理模拟量化了PtSe₂/MoSe₂/LiNbO₃界面的Rashba效应，结合轨道自由度扩展了自旋输运理解，并分析了LiNbO₃极化方向对THz发射的影响。
2025-09-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Memristive switching in the surface of a charge-density-wave topological semimetal
研究在拓扑半金属(TaSe4)2I的铁电表面态中实现忆阻开关，构建出开/关比达10^3的原型铁电忆阻器，并揭示铁电性与能带拓扑的耦合。
2024-05-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electric-field-induced non-ergodic relaxor to ferroelectric transition in BiFeO3-xSrTiO3 ceramics
本文利用原位同步辐射X射线衍射研究BiFeO3-xSrTiO3陶瓷中电场诱导的非遍历弛豫体到铁电体的转变，揭示成分驱动的弛豫态对临界电场和畴重新取向的影响，为BFO基电容器应用提供指导。
2023-04-14 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Strong electrostatic control of excitonic features in MoS$_2$ by a free-standing ultrahigh-$κ$ ferroelectric perovskite
该研究利用独立式BTO铁电层在室温下实现单层MoS$_2$激子与三激子发射的低功耗、可调及非易失静电控制。
2024-05-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin and Orbital Rashba effects at the Ni/HfO$_2$ interface
该研究结合第一性原理模拟与输运计算，揭示铁电极化反转可将 Ni/HfO2 界面磁晶各向异性由面内转为面外，并分别调控约50%和30%的自旋、轨道电流转换。
2024-12-06 cond-mat.mtrl-sci
Giant optical spin-orbit interactions in ferroelectric van der Waals waveguides
Columbia University（哥伦比亚大学）；Texas A&M University（德克萨斯农工大学）
研究通过铁电半导体NbOI2实现高双折射范德华波导，展示出巨量光学自旋分裂和极化控制波导转向，建立高各向异性波导在光-自旋电子技术中的应用前景。
2026-05-13 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Constraint-free wavelength conversion supported by giant optical refraction in a 3D perovskite supercrystal
材料中的非线性响应随其折射率的增加而增加，如$n^4$。通常，$n \sim$ 1使得衍射、色散和色离散限制非线性散射。具有周期性3D极化结构的铁电晶体通过通用的切伦科夫和准相位匹配机制克服了这些限制中的一些。三维自结构也可以导致巨大的光学折射。在这里，我们进行二次谐波产生实验KTN：Li的条件下，巨大的宽带折射。增强的响应导致波长转换以体切伦科夫辐射的形式发生，而没有衍射和色走离，即使在存在强波矢失配和高度聚焦的光束的情况下。该过程在近红外光谱中具有超过100 nm的宽光谱接受度，高达$\pm 40^{\circ}$的超宽角度接受度，没有偏振选择性，并且可以被调谐以允许批量超连续谱产生。这些结果为实现单光子到单光子非线性光学的高效、适应性强的非线性光学器件铺平了道路。
2021-03-10 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Characterizing Spin-Orbit Torques by Tensorial Spin Hall Magnetoresistance
University of California, Riverside（加州大学河滨分校）
通过张量性自旋霍尔磁电阻表征非SHE材料中的自旋轨道扭矩
2025-11-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Efficient high-harmonic generation in van der Waals ferroelectric NbOI$_2$ crystals
International Center for Quantum Materials, School of Physics, Peking University（北京大学物理学院量子材料国际中心）；School of Science, Nanjing University of Posts and Telecommunications（南京邮电大学理学院）；Institute of Ultrafast Optical Physics, Department of Applied Physics, Nanjing University of Science and Technology（南京理工大学应用物理系超快光学研究所）；Beijing Academy of Quantum Information Sciences（北京量子信息科学研究院）
研究发现 NbOI₂ 晶体在低功率下产生高阶谐波，其高转换效率源于 Peierls 双键化与电子关联作用，为开发紧凑量子光源提供新思路。
2026-01-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.optics
Impact of Leakage for Electricity Generation by Pyroelectric Converter
热释电能量转换器是一种以热释电材料为介质层的功能电容器。利用材料的一级相变，热释电器件可以在小的温度波动下产生足够的电力。然而，大多数热释电电容器在能量转换期间泄漏。本文分析了热释电能量转换的热力学，考虑了漏电的影响。利用三种具有不同热释电性能和漏电行为的相变铁电材料，对我们的热力学模型进行了实验验证。我们证明了泄漏对发电的影响是突出的，有时可能会与实际的热电发电混淆。我们发现了一种理想的材料候选物：（Ba，Ca）（Ti，Zr，Ce）O $_3$，它具有很大的热释电电流和极低的漏电流。由该材料制成的热电转换器即使在1389次热力学转换循环之后也产生1.95 $μ$ A/cm $^2$热电电流密度和0.2 J/cm $^3$热电功密度。
2020-09-15 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Observation of room temperature intrinsic nonlinear thermoelectric effects in low-dimensional semimetals
Zernike Institute for Advanced Materials, University of Groningen（格罗宁根大学泽尔尼克高级材料研究所）
研究低维半金属中室温本征非线性热电效应，利用梯度反转技术谐波检测，在$T_\mathrm{d}$-WTe$_2$和TaIrTe$_4$中实现，解析二阶热电张量分量，证明相关贡献支配响应，为探索高阶热到电荷电流转换提供平台。
2026-07-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Linear versus nonlinear electro-optic effects in materials
首次提出了两种计算非线性电光张量的方案。在第一种方案中，我们计算了有限电场下结构的线性电光张量，而在第二种方案中，我们计算了有限电场下结构的折射率。这种方案适用于Pb（Zr，Ti）O $_{3}$和BaTiO $_{3}$铁电氧化物。它被发现重现最近观察到的功能，即为什么Pb（Zr $_{0.52}$ Ti $_{0.48}$）O $_{3}$采用主要是线性的EO响应，而BaTiO $_{3}$表现出强烈的非线性转换之间的电和光性能。此外，原子的洞察力所提出的从头算方案揭示了这种定性不同的响应的起源，在一些声子模式的频率和一些力常数的场诱导行为。
2020-06-21 cond-mat.mtrl-sci
