Gilbert Damping Parameters of Epitaxially-Stabilized Iron Gallium Thin Films from Ferromagnetic Resonance
The Ferroelectronics Laboratory, University of Michigan（密歇根大学铁电实验室）；Imec（imec研究所）；Department of Materials Science and Engineering, University of Wisconsin-Madison（威斯康星大学麦迪逊分校材料科学与工程系）
研究了 epitaxially-stabilized 铁镓薄膜的 Gilbert 阻尼参数，发现其随镓浓度增加而减小，揭示了磁弹性耦合与阻尼变化的关系。
2026-01-20 cond-mat.mtrl-sci
EuIn2Sb2: epitaxially stabilized axion insulator candidate with strong spin-orbit coupling
Institute of Science Tokyo（东京科学大学）；RIKEN Center for Emergent Matter Science (CEMS)（理化学研究所 新兴物质科学中心）；Toyota Physical and Chemical Research Institute（丰田物理化学研究所）
本研究通过分子束外延技术实现了具有强自旋轨道耦合的新型EuIn₂Sb₂薄膜的外延稳定生长，证实其为轴子绝缘体和高阶拓扑绝缘体的理想候选材料，为磁性拓扑相研究提供了新平台。
2026-09-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Multiferroic properties of epitaxially stabilized hexagonal DyMnO3 thin films
我们通过沉积在Pt（111）//Al_2 O_3（0001）和YSZ（111）衬底上制备了六方晶系DyMnO_3外延薄膜，否则它们会形成块状钙钛矿结构，每个衬底都具有面内六方对称性。极化电滞回线表明，至少在70 K以下，我们的六角DyMnO 3薄膜中存在铁电性。在25 K下观察到的2.2 uC/cm^2的剩余极化对应于与体相正交DyMnO 3相比极化增强10倍。有趣的是，该系统在其磁滞回线中显示出反铁电性。我们的六角DyMnO 3薄膜显示出约60 K的反铁磁尼尔温度和约40 K的自旋重取向转变。我们还发现了一个明确的滞后的磁化强度，这是零场冷却和场冷却后测量的温度依赖性。这种滞后很可能是自旋玻璃的起源，这可能是由于反铁磁耦合Mn自旋与边缘共享三角晶格的几何挫折。
2006-10-25 cond-mat.mtrl-sci
Reversible redox reactions in an epitaxially stabilized SrCoOx oxygen sponge
在低温下在固体中进行快速、可逆的氧化还原反应而不发生热机械降解，是提高许多能源材料和设备的整体性能和寿命的一种有前途的策略。然而，阳离子的氧化态和高热力学势垒的鲁棒性阻碍了在低温下实现快速催化和本体扩散。在这里，我们报告了一个显着降低的氧化还原温度的外延稳定的锶钴酸盐（SrCoOx）直接生长的两个不同的结晶相，无论是钙钛矿SrCoO 3-δ或brownmillerite SrCoO2.5。重要的是，这两个相可以在显著降低的温度（200~300 °C）下在相当短的时间（< 1分钟）内可逆地转换，而不破坏母体框架。SrCoO_（3-δ）的快速低温氧化还原活性归因于两个拓扑相之间较小的吉布斯自由能差。这些结果为开发高灵敏度电化学传感器和低温阴极材料提供了有用的信息。
2013-08-26 cond-mat.mtrl-sci
Large isosymmetric reorientation of oxygen octahedra rotation axes in epitaxially strained perovskites
利用第一性原理密度泛函理论计算，我们发现了一个巨大的双轴应变诱导的八面体旋转轴重取向的斜方钙钛矿倾向于菱面体对称。具有不同八面体旋转幅度的晶体学等效（等对称）结构之间的过渡起源于强应变-八面体旋转耦合可用于钙钛矿和竞争八面体倾斜模式之间的能量等级。通过阐明这些标准，我们认为许多功能钙钛矿将表现出薄膜形式的转变，从而提供了一个新的景观，其中定制高度各向异性的电子响应。
2011-06-13 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxially-stabilized growth of wüstite FeO on 4H-SiC
The Ohio State University（俄亥俄州立大学）
通过分子束外延在4H-SiC上稳定生长FeO薄膜，实现热力学不稳定但功能有趣的材料与半导体平台的集成。
2025-10-02 cond-mat.mtrl-sci
Pressure-induced superconductivity in epitaxially-stabilized Pr$_3$Ni$_2$O$_7$ films
The University of Tokyo（东京大学）；RIKEN Center for Emergent Matter Science (CEMS)（理化学研究所新兴物质科学中心）；Institute for Materials Research (IMR), Tohoku University（东北大学物质材料研究机构）；Advanced Institute for Materials Research (WPI-AIMR), Tohoku University（东北大学先进物质材料研究机构）；Tokyo College, The University of Tokyo（东京大学东京学院）
研究通过压力诱导在 epitaxially-stabilized Pr$_3$Ni$_2$O$_7$ 薄膜中实现高临界温度超导性，并发现稀土离子对超导临界压力和临界温度的影响。
2026-05-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Large LFMR observed in twinned La2/3Ca1/3MnO3 thin films epitaxially grown on YSZ-buffered SOI substrates
采用脉冲激光沉积技术在氧化钇稳定的氧化锆（YSZ）缓冲的绝缘体上硅（SOI）衬底上生长了La 2/3Ca 1/3 MnO 3薄膜。虽然YSZ层实现了完全的立方对立方外延，但顶部的锰氧化物层是多畴取向的，立方对立方和立方对角外延共存。由于磁晶各向异性和磁弹性各向异性的综合影响，在零磁场下，局域自旋取向在孪晶界上发生变化。结果表明，该薄膜具有很大的基于自旋相关隧穿效应的低场磁电阻效应。该薄膜在50 K时，在<1000 Oe的磁场中，电阻变化约为20%，具有实际应用前景。
2004-07-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Domain wall magnetism in thin films of orthorhombic manganites
斜方晶系TbMnO 3以及其它斜方晶系锰氧化物的薄膜在立方SrTiO 3衬底上外延生长，显示出在体（反铁磁）对应物中不存在的感应磁矩。在这里，我们表明，有一个明确的相关性之间的域微结构和感应磁矩在TbMnO 3薄膜SrTiO 3。此外，磁化强度与膜厚度的明显依赖性与磁畴磁性不一致，并且表明磁畴壁而不是磁畴是净磁矩的来源。由于畴壁的取向可以通过膜-衬底关系来设计，并且其密度可以随着膜厚度来调整，因此这些结果代表了基于畴壁功能的器件设计向前迈出的重要一步。
2014-01-30 cond-mat.mtrl-sci
Surface States of Perovskite Iridates AIrO$_3$; Signatures of Topological Crystalline Metal with Nontrivial $\mathbb{Z}_2$ Index
人们在实现具有非平凡表面态的拓扑金属相方面做出了越来越多的努力。有人建议，斜方晶系钙钛矿铱酸盐被归类为拓扑晶体金属（TCM）与平面的晶格对称性保护的表面状态。在这里，我们对外延稳定的斜方钙钛矿铱酸盐进行了第一原理电子结构计算。值得注意的是，两种不同类型的拓扑表面状态被发现取决于表面方向。在侧表面上，由晶格对称性保护的平坦表面状态出现，表现出拓扑晶体特征。另一方面，在顶面上，出现了意想不到的狄拉克锥，表明受时间反演对称性保护的表面态，这一点通过非平凡拓扑$\mathbb{Z}_2$指数的存在得到了证实。这些结果表明，斜方晶铱酸盐是独特的系统，表现出晶格和全球对称性保护的拓扑相和表面状态。本文还讨论了向弱和强拓扑绝缘体的跃迁以及角分辨光电子能谱对表面态的影响。
2015-06-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Structural and ferromagnetic properties of an orthorhombic phase of MnBi stabilized with Rh additions
本文讨论了MnBi中合金元素的可能性，其可以改变NiAs型结构的热力学稳定性，而不会显着降低磁性能。少量Rh和Mn的添加提供了热稳定性的改善，同时磁性能有所降低。在MnBi中添加少量的Rh和Mn稳定了一个正交相，其结构和磁性与先前报道的高温相MnBi（HT~MnBi）的结构和磁性密切相关。到目前为止，HT~MnBi的性质，这是稳定之间的$613$和$719$ ~K，尚未详细研究，因为它的转变到稳定的低温MnBi（LT~MnBi），使测量接近和低于其居里温度困难。具有化学式Mn $_{1.0625-x}$ Rh $_{x}$ Bi [ $x=0.02(1)$ ]的Rh稳定的MnBi采用NiAs/Ni $_2$ In结构族的新超结构。它在居里温度$416$ ~K以下是铁磁性的。铁磁转变的临界指数不是平均场型的，但更接近于三维伊辛模型的临界指数。磁各向异性是单轴的;各向异性能相当大，并且它不随温度升高而增加，与LT~MnBi相反。饱和磁化强度约为$3$ ~ $μ_B$ /f. u。在低温下。虽然这种精确的成分可能还没有准备好应用，但它确实表明合金化是改变这类无稀土磁体合金稳定性的可行途径。
2015-08-03 cond-mat.mtrl-sci
Mapping the complex evolution of ferroelastic/ferroelectric domain patterns in epitaxially strained PbTiO3 heterostructures
该研究利用多种显微与衍射手段表征 PbTiO3/DyScO3 异质结构，揭示各向异性应变导致的不对称畴排列及其随膜厚由通量闭合相向 a/c 相和超畴的演化，并发现其偏离 Kittel 定律。
2024-01-29 cond-mat.mtrl-sci
A rhombohedral ferroelectric phase in epitaxially-strained Hf0.5Zr0.5O2 thin films
经过几十年的研究，可以集成到下一代存储器和逻辑器件的鲁棒纳米级铁电性，基于氧化物的薄膜已经成为最终的候选者，因为它们的铁电（FE）极化随着尺寸的减小而变得更加鲁棒。这揭示了一种新的铁电性，其机制仍然需要理解。为此，需要具有提高的晶体质量的薄膜。本文报道了在（001）取向的La0.7Sr0.3MnO3/SrTiO 3（STO）衬底上外延生长Hf0.5Zr0.5O2（HZO）薄膜。在外延压缩应变下的薄膜主要是（111）取向的，显示出高达34 μC/cm 2的大FE极化值，并且不需要唤醒循环。结构表征揭示了菱形相，不同于通常报道的极性正交相。这一意外的发现使我们能够提出一个令人信服的模型形成的FE相。此外，这些结果指向简单氧化物的纳米颗粒作为一个巨大的未开发的类别的纳米级铁电体。
2018-01-26 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectricity in epitaxially strained rhombohedral ZrO2 thin films
在过去的十年中，氧化锆和氧化铈基薄膜由于其在纳米尺度下的出乎意料的铁电行为而引起了极大的关注，这有助于铁电器件的缩小。采用离子束溅射法在（111）- Nb：SrTiO 3基片上制备了一种新型的铁电菱面体相ZrO 2薄膜。结构和铁电特性表明，（111）取向的ZrO 2薄膜处于外延压应变下，具有可切换的铁电极化，其矫顽场为1.5 MV/cm，极化强度约为20.2 μC/cm 2。此外，Nb：STO/ZrO 2/Au薄膜电容器的极化反转特性随时间的变化呈现钟形曲线，这是与畴反转相关的铁电薄膜的典型特征。估计的激活场与从极化-电场磁滞回线获得的矫顽场相当。有趣的是，所研究的薄膜本身显示出铁电行为，即，不需要施加唤醒循环，该唤醒循环对于在ZrO 2的常规（正交）铁电相中诱导铁电性是必不可少的。因此，目前的薄膜有一个技术优势，以前研究的铁电ZrO 2薄膜，并可能是有吸引力的纳米铁电器件。
2020-11-05 cond-mat.mtrl-sci
Signatures of symmetry-stabilized Dirac fermions in correlated oxide CaNbO3 thin films
Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）；Kyung Hee University（庆熙大学）；Pusan National University（釜山国立大学）；Florida State University（佛罗里达州立大学）；Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）；Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室）；Gachon University（嘉泉大学）
该研究以关联氧化物CaNbO3薄膜为对象，利用氧八面体旋转调控对称性，通过对比不同应变薄膜的输运特性与理论计算，证实其存在对称稳定的狄拉克费米子，为拓扑电子态工程提供了新调控手段。
2026-10-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Unusual magnetic structure of high-pressure synthesized perovskites ACrO3(A=Sc, In, Tl)
用中子粉末衍射研究了高温高压稳定的亚稳钙钛矿ScCrO_3、InCrO_3和TlCrO_3的磁结构。与其他正铬铁矿LnCrO3（Ln=镧系元素或Y）类似，这些材料结晶成具有Pnma 10对称性的正交结构。亚稳钙钛矿的自旋配置已被发现是C型，与通常在LnCrO3中观察到的G型结构形成对比。第一性原理计算表明，在ScCrO3和InCrO3中发现的C型结构归因于铁磁（FM）最近邻相互作用，而在TlCrO3中，这种类型的磁有序是由强的次最近邻反铁磁（AFM）交换稳定的. C型磁结构中的自旋沿着正交b轴排列，产生Pnma磁对称性。控制这种自旋方向的主导机制已被总结为单离子各向异性施加的单轴扭曲的CrO6八面体。
2017-02-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Polarized Raman spectroscopy of nearly-tetragonal BiFeO$_3$ thin films
BiFeO $_3$薄膜在高的双轴压应变下可以外延稳定在近四方相。本文研究了约束BiFeO $_3$薄膜的偏振拉曼光谱，这些薄膜具有类四方体（BFO-T）、类菱形体（BFO-R）和多相（BFO-T + R）结构。基于拉曼谱线的数目和对称性的分析，我们提供了强有力的实验证据表明，近四斜晶系薄膜是单斜晶系（$Cc$对称性），而不是四斜晶系$(P4mm)$。通过拉曼映射技术，我们发现BFO-T和BFO-R相的相对分数依赖于薄膜厚度的本地化共存。
2010-03-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ferroelectric polarization switching with a remarkably high activation-energy in orthorhombic GaFeO3 thin films
正交晶系GaFeO 3（o-GFO）具有Pna 21空间群，是一种重要的铁氧体材料，具有压电性和亚铁磁性，并伴有磁电效应。在此，我们明确地证明了一个大的铁电反射极化在未掺杂的o-GFO薄膜通过采用六方钛酸锶（STO）或立方钇稳定的氧化锆（YSZ）衬底。在SrTiO_3/STO衬底上，极性c轴生长的o-GFO薄膜的极化-电场滞后曲线显示，室温下的净开关极化为~35 μC/cm ~ 2，矫顽场为+-1400 kV/cm。PUND测量还显示了约26 μC/cm 2的开关极化。通过密度泛函理论计算得到的极化转换的活化能非常高，为1.05 eV/分子式单位。这个高值解释了在高达1368 K的宽温度范围内观察到的极性Pna 21相的稳定性。
2015-10-19 cond-mat.mtrl-sci
Critical Effect of Bottom Electrode on Ferroelectricity of Epitaxial Hf0.5Zr0.5O2 Thin Films
在La0.67Sr0.33MnO3（LSMO）电极上外延生长的正交晶系Hf0.5Zr0.5O2（HZO）薄膜具有很强的铁电性，并具有很高的极化、耐久性和保持力。然而，到目前为止，使用其他钙钛矿电极还没有获得类似的结果。在这里，LSMO和其他钙钛矿电极进行了比较。在La掺杂的BaSnO3和Nb掺杂的SrTiO3上生长的HZO薄膜中发现了少量的正交相和低极化，而在LaNiO3和SrRuO3上生长的HZO薄膜中检测到了零量的正交相和极化。电极对稳定相的关键作用不是电极晶格参数差异的结果。界面是至关重要的，和工程上的HZO底部界面只有几个单层的LSMO允许正交相的稳定。此外，虽然特定的二价离子（Sr或Ca）的锰氧化物是不相关的，减少La含量导致的正交相的量和铁电极化的HZO膜的严重减少。
2021-02-18 cond-mat.mtrl-sci
Growth, Crystal Structure and Magnetic Characterization of Zn-Stabilized CePtIn4
报道了用10%Zn取代In稳定的CePtIn 4晶体的生长和表征。该新材料为正交晶系，空间群Cmcm（No.63），晶格参数a = 4.51751（4），b = 16.7570（2），c = 7.36682（8），并且细化的晶体组成具有10%的Zn取代In，即晶体为CePt（In3.6Zn0.1）4。晶体生长使用自熔剂方法：只有生长含有Zn产生CePtIn 4晶体，而Ce 3 Pt 4 In 13晶体形成时，Zn不存在。单晶的各向异性温度依赖的磁化率表明，Zn稳定的CePtIn 4磁秩序在~1.9 K。高温Curie-Weiss拟合表明有效磁矩约为2.30 μ B/ Ce，方向平均Weiss温度约为-9K。比热数据显示出与磁化率数据中看到的有序温度一致的峰。Zn稳定的CePtIn 4是金属的，并且在低至0.14 K时没有显示出超导转变。
2017-05-12 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial checkerboard arrangement of nanorods in ZnMnGaO4 films studied by x-ray diffraction
利用同步辐射X射线衍射研究了在MgO（001）衬底上外延生长的ZnMnGaO 4薄膜的纳米结构特性。ZnMnGaO 4薄膜由自组装棋盘（CB）结构组成，具有完美对齐和规则间隔的垂直纳米棒。CB结构的正交相和旋转四方相的晶格参数使用在尖晶石结构的各种对称和非对称反射周围测量的倒易空间图的H-K、H-L和K-L截面来分析。我们表明，在相边界的原子位移的对称性提供了两个域类型的膜的体积内的相干共存的手段。
2008-04-11 cond-mat.mtrl-sci
Guidelines for the stabilization of a polar rhombohedral phase in epitaxial Hf0.5Zr0.5O2 thin films
非传统的硅兼容铁电性的氧化铝基系统，它变得强大，只有在纳米尺度，吸引了很多的兴趣。虽然亚稳态极性正交（o-）相（Pca 21）被广泛认为是铁电性的负责相，但最近报道了在（001）SrTiO 3（R3 m或R3）、（0001）GAN（R3）和Si（111）上生长的外延HfZrO 4（HZO）膜上的更高能量的极性菱形（r-）相。武装这些系统的结果，在这里，我们报告了一个系统的研究，导致确定全面的全球趋势稳定的外延生长的HZO薄膜（6 nm）在各种基板（钙钛矿，六方和Si）的r-相多晶型物。
2021-01-03 cond-mat.mtrl-sci
Tunable Semimetallic State in Compressive-strained SrIrO3 Films Revealed by Transport Behaviors
正交晶系SrIrO 3是一种典型的自旋-轨道耦合关联金属，在外界刺激下表现出多样化的物理性质。在SrTiO_3衬底上外延生长的SrIrO_3薄膜中观察到非线性霍尔效应和弱的温度依赖性电阻。推测SrIrO_3为斜方晶系的半金属氧化物。然而，在（La，Sr）（Al，Ta）O3（LSAT）衬底上生长的SrIrO 3薄膜中观察到线性霍尔效应和不敏感的温度依赖性电阻，这表明由于SrIrO 3薄膜在不同的压缩应变下的能带结构变化而导致的可调谐半金属态。通过倒易空间映射和电子衍射的应变状态分析、载流子密度和迁移率计算以及压应变下电子能带结构的演化（紧束缚近似预测），详细探讨了这种演化的机制。这可能表明，应变引起的能带位移导致的半金属调谐SrIrO 3薄膜上生长的SrTiO 3到LSAT衬底。我们的研究结果说明了SrIrO 3性能的可调谐性，并铺平了道路，以诱导新的物理状态SrIrO 3，如拟议的拓扑绝缘体状态的异质结构。
2014-10-20 cond-mat.mtrl-sci
Role of symmetry mismatch, charge transfer and low dimensionality in the magnetic order of CaMnO$_3$/SrTiO$_3$ ultrathin heterostructures
采用从头算方法研究了电荷转移和对称性失配对SrTiO $_3$（001）衬底上外延生长的CaMnO $_3$薄膜的磁性和电子性质的影响。我们发现，这些自由度的相互作用，连同低维和衬底施加的应变，改变了体积占有的Mn的e_ $g$轨道，这决定了磁配置的cNOCMO薄膜。从绝缘G型到金属A型反铁磁结构的转变是稳定的。
2021-05-28 cond-mat.mtrl-sci
Kinetically-stabilized Ferroelectricity in Bulk Singlecrystalline HfO2:Y without Wake-up Effects
HfO 2是一种简单的二元氧化物，具有可集成到硅技术中的超可扩展铁电性。极正交（Pbc 21）的形式在超薄膜归因于作为令人惊讶的铁电性，这一直认为是无法实现的大块晶体的合理的根本原因。尽管如此，困惑仍然主要是由于多态性的性质和表征的挑战，在小长度尺度。在这里，利用一个国家的最先进的激光二极管加热浮区技术，我们报告的铁电体单晶HfO 2：Y以及在不同的Y浓度的反极性Pbca相的存在下。中子衍射和原子成像证明（反）极性晶体学签名和丰富的90 o/180 o铁电畴除了可切换的极化与唤醒效应很小。密度泛函理论计算表明，钇掺杂和快速冷却是所需相的关键因素。我们的观察提供了新的见解HfO 2的多晶型性质和相位控制，消除了铁电性的尺寸上限，也铺平了新的道路，走向下一代铁电器件。
2020-12-09 cond-mat.mtrl-sci
Topological phonons in oxide perovskites controlled by light
过氧化氢氧化物表现出丰富多样的结构相，具有产生多种技术应用的不同物理现象。我们发现，拓扑声子，即，节环、节线和Weyl点在氧化物钙钛矿的结构（四方晶系、斜方晶系和菱形）、化合物（BaTiO 3、PbTiO 3和SrTiO 3）和外部条件（光激发、应变和温度）方面是普遍存在的。特别是，在这些化合物的四元相，所有类型的拓扑声子可以同时出现时，稳定的光激发，而稳定的四元相的热波动只托管一组更有限的拓扑声子状态。此外，我们发现，光激发载流子浓度可以用来调整拓扑声子态，诱导拓扑跃迁，即使没有相关的结构相变。总的来说，我们提出氧化物钙钛矿作为一个多功能的平台，在其中研究拓扑声子和他们的操纵与光。
2020-11-12 cond-mat.mtrl-sci
Making BaZrS3 chalcogenide perovskite thin films by molecular beam epitaxy
我们演示了分子束外延（MBE）的BaZrS 3薄膜的制备。BaZrS 3以正交畸变钙钛矿结构形式存在，ZrS 6八面体为共角八面体。单步MBE工艺导致薄膜在原子尺度上平滑，具有近乎完美的BaZrS 3化学计量比和与LaAlO 3衬底的原子级尖锐界面。薄膜通过两种相互竞争的生长模式外延生长：缓冲外延，具有自组装界面层，减轻了外延应变，和直接外延，具有旋转立方体上立方体生长，其容纳氧化物和硫化物钙钛矿之间的大晶格常数失配。这项工作为开发硫属钙钛矿作为一个家庭的半导体合金的性能，可以调整与应变和高品质的外延薄膜的组成，已经建立了长期的其他系统，包括硅锗，III-Vs和II-Vs的阶段。这里展示的方法也代表了气体源硫属MBE的复兴。
2021-05-21 cond-mat.mtrl-sci
Unexpected crystalline homogeneity from the disordered bond network in La(Cr0.2Mn0.2Fe0.2Co0.2Ni0.2)O3 films
设计和理解钙钛矿氧化物的功能电子和磁性需要控制和调整底层晶格。在这里，我们报告的结构，包括氧和阳离子的位置，单晶，熵稳定的钙钛矿氧化物薄膜的La（Cr0.2Mn0.2Fe0.2Co0.2Ni0.2）O3生长在SrTiO 3（001）。母体材料的范围从斜方晶系（LaCrO 3、LaMnO 3和LaFeO 3）到菱方晶系（LaCoO 3和LaNiO 3），并且第一性原理计算表明这些结构图案在能量上几乎是简并的，并且应该是高度畸变的。尽管这种非凡的局部结构无序的B-位亚晶格，我们发现一个结构，具有意想不到的宏观晶体均匀性与明确的正交晶胞，其取向被证明是由应变和晶体结构的衬底上生长的薄膜（La0.3Sr0.7）（Al0.65Ta0.35）O3（LSAT）和NdGaO 3（110）的控制。此外，量化的原子位置内的单位细胞揭示，正交畸变是小的，接近LaCrO 3，这可能是由无序平均和平均离子半径的组合驱动。这是理解设计新的晶体图案和通过控制构型复杂性调节功能特性的规则的第一步。
2020-04-06 cond-mat.mtrl-sci
Persistent semi-metal-like nature of epitaxial perovskite CaIrO3 thin films
强自旋-轨道耦合的5d过渡金属基ABO 3氧化物，特别是铱酸盐，允许调整相图中的参数，并且由于库仑相互作用和强自旋-轨道耦合之间的相互作用，可以例如通过应变效应和破磁来展示重要的功能。在这里，我们已经外延稳定的高品质的钙钛矿（Pv）CaIrO 3的薄膜。在晶格匹配最好的衬底上制备的薄膜具有半金属特性。有趣的是，通过改变下面的晶格失配衬底在膜上施加拉伸或压缩应变仍然保持半金属性，并对有效相关性进行微小修改，因为拉伸（压缩）应变导致电子带宽的微小增加（减少）。此外，磁阻仍然是积极的二次场依赖性。Pv-CaIrO 3薄膜的这种持久的半金属性质与应变的有效相关性的微小变化可能会为强自旋轨道耦合的5d氧化物物理提供新的智慧。
2015-05-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Flexoelectricity-stabilized ferroelectric phase with enhanced reliability in ultrathin La:HfO2 films
本文研究了超薄La:HfO2外延薄膜中挠曲电效应诱导的三方晶格畸变，该畸变稳定了亚稳态铁电相并显著提升了薄膜的抗疲劳耐久性，为集成铁电应用提供了新思路。
2023-02-22 cond-mat.mtrl-sci
Nanoscale domains in strained epitaxial BiFeO3 thin Films on LaSrAlO4 Substrate
采用脉冲激光沉积法在（001）LaSrAlO 4单晶衬底上外延生长了不同厚度的BiFeO 3薄膜。高分辨率的X射线衍射测量表明，一个四方形的相与c-晶格常数~4.65 <$A是稳定的一个大的失配应变。此外，在约50 nm及以上的膜厚度下，还检测到c晶格常数为约3.99 μ m的类菱形相，以减轻大的失配应变。面内压电力显微镜研究显示出清晰的信号和四方形区域的自组装纳米级条纹畴结构。这些研究结果表明，在BiFeO 3薄膜进行大的压缩应变的纳米级域图案的复杂的图片。
2011-01-07 cond-mat.mtrl-sci
Thickness Dependent Itinerant Ferromagnetism in Ultrathin Ba-Doped SrRuO3 films
ABO 3钙钛矿氧化物的电子和磁性对晶格结构以及尺寸（例如薄膜形式的厚度）极其敏感。本文报道了在SrTiO_3（001）衬底上外延生长的Sr_（1-x）RuO_3（x = 0.08，0.2）薄膜的厚度依赖的电磁特性。结果表明，Ba掺杂（0.08 < x < 0.20）降低了SrRuO 3中存在的RuO 6正交畸变，并诱导了四方畸变，表现为面外晶格膨胀。随着薄膜厚度从10个单位电池（u.c.）对于x = 0.08和0.2两者，与掺杂水平无关。结果表明，对于超薄外延薄膜中金属性和铁磁性的损失，通过尺寸限制引入的成分空位和表面/界面贡献的影响比A位化学无序或结构畸变更占主导地位。
2022-12-23 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial Integration on Si(001) of Ferroelectric Hf0.5Zr0.5O2 Capacitors with High Retention and Endurance
在Si（001）衬底上成功地制备了Hf0.5Zr0.5O2铁电薄膜电容器。正交晶系的Hf0.5Zr0.5O2相，[111]面外取向，稳定在薄膜中。薄膜的剩余极化强度Pr接近20 μC/cm ~ 2，与单晶氧化物衬底上的外延薄膜相当。对于约5 MV/cm的写入场，保持时间长于10年，并且对于约4 MV/cm的写入电压，电容器显示出高达1 E9次循环的耐久性。据发现，正交铁电相的形成关键取决于底部电极，实现在La0.67Sr0.33MnO3，但不是在LaNiO 3。在Si（001）上的Hf0.5Zr0.5O2外延膜中的优异铁电性质的展示与需要纳米尺度均匀性的器件的制造以及更好地理解这种有前途的铁电氧化物的本征性质有关。
2019-02-14 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Ferromagnetism in CaRuO3 thin films by efficient route of tensile epitaxial strain
我们表明，正交CaRuO3中的铁磁（FM）有序可以通过拉伸外延应变的方式建立和稳定，CaRuO3是FM系统SrRuO3的非磁性和同构类似物。在不同程度的应变CaRuO3薄膜的结构和磁性能的相关性的研究表明，FM力矩增加与拉伸应变。这是一个实验验证的理论预测的缩放的拉伸外延应变和磁序在该系统中。我们的研究进一步确立了拉伸应变比化学途径更有效地诱导FM秩序在CaRuO3的磁矩在这些应变膜是大于化学改性的CaRu 0.9Cr 0.1O3膜。
2013-01-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Epitaxial growth and antiferromagnetism of Sn-substituted perovskite iridate SrIr$_{0.8}$Sn$_{0.2}$O$_3$
由于其晶格、电荷和自旋自由度之间的强相互作用，5D铱酸盐已经显示出大量的涌现现象，因此薄膜形式在自旋电子学应用中的潜力被高度利用。在这里，我们有外延稳定的钙钛矿型SrIr $_{0.8}$ Sn $_{0.2}$ O $_3$ [001] SrTiO $_3$衬底上通过脉冲激光沉积和系统地表征的结构，电子和磁性。物理性质的测量解开了一个绝缘的基态与弱铁磁性的压缩应变外延膜。通过同步加速器X射线衍射鉴定八面体旋转模式，分辨$a^+b^-c^-$和$a^-b^+c^-$结构域的混合。X射线磁共振散射直接证明了磁序的G型反铁磁结构和弱铁磁性的自旋倾斜性质。
2019-12-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Pressure-Stabilized MnSb$_2$ with Complex Incommensurate Magnetic Order
Michigan State University（密歇根州立大学）；Ames National Laboratory, Iowa State University（艾姆斯国家实验室，爱荷华州立大学）；Iowa State University（爱荷华州立大学）；Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）
通过高压合成亚稳态白铁矿型MnSb$_2$单晶，发现其在220 K和118 K发生相变，中子衍射揭示非公度自旋密度波磁有序，磁矩主要沿c轴共线排列，调制矢量随温度演化。
2026-07-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Tuning the electronic properties of J_eff=1/2 correlated semimetal in epitaxial perovskite SrIrO3
我们研究了外延稳定的钙钛矿SrIrO 3的电子性质，并证明了其电子结构的有效应变控制。综合的输运测量表明，强自旋轨道耦合使J_eff=1/2电子形成了一种新的半金属相，而不是普通的关联金属，阐明了铱酸盐中尺寸控制的金属-绝缘体相变的非平凡机制。这种相关的半金属的电子空穴对称性被发现表现出剧烈的变化时，受到双轴应变。在压缩应变下，观察到大量的电子-空穴不对称性，而在拉伸侧，电子和空穴的有效质量是相当的，说明了J_eff=1/2的结构畸变的不对称性。拉伸应变也收缩费米面，这表明与光学测量一致的相关程度增加。这些结果为研究和操纵自旋轨道耦合相关氧化物中的电子态提供了一条途径，并为构建5d过渡金属异质结奠定了基础。
2013-05-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Nanoscale domain engineering in SrRuO$_3$ thin films
该研究在DyScO$_3$衬底上的SrRuO$_3$/PbTiO$_3$/SrRuO$_3$异质结构中揭示，超过临界厚度的PbTiO$_3$铁弹性畴畸变可穿透顶层SrRuO$_3$，实现纳米尺度结构调制。
2023-07-24 cond-mat.mtrl-sci
Antiferromagnetic transitions in `T-like' BiFeO3
最近的研究报道了存在的外延稳定的四方形（T-样的）单斜相BiFeO 3薄膜具有高水平的压缩应变。虽然它们的结构和铁电性能不同于具有较低应变水平的菱面体状（“R状”）膜，但关于磁性的信息很少。在这里，我们报告了一个详细的中子散射研究的近相纯薄膜的T型BiFeO 3。通过跟踪的温度依赖性和相对强度的几个超结构峰的倒易晶格单元，我们确认反铁磁性主要是G型字符和TN = 324 K，显着低于结构相变在375 K，与以前的报告相反。在TN = 260 K时还发现了第二次相变的证据，可能是具有C型特征的少数磁相。通过简单的Fe-O-Fe键距的考虑，解释了类T BiFeO 3中两个磁相的共存以及类R和类T系统之间有序温度的差异。
2012-02-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Direct epitaxial growth of polar (1-x)HfO2-(x)ZrO2 ultra-thin films on Silicon
超薄Hf 1-xZrxO 2薄膜由于其与Si相容的铁电性而引起了人们极大的兴趣。虽然这些相已经在Si上生长为多晶膜，但外延生长仅在非Si衬底上实现。在这里，我们报告直接外延的极性相在Si上使用脉冲激光沉积，通过原位清除原生a-SiOx弹道条件下启用。在Si（111）上，极性菱面体（r）相和体相单斜（m）相共存，前者的体积随Zr含量的增加而增大。通过由界面结晶c-SiO 2层提供的压缩应变，在衬底和膜之间具有直接连接的区域中稳定R相。在a-SiOx再生长的区域中，膜弛豫为体m相。在Si（100）上，我们观察到极性正交的o相与m相共存，在单斜畴的交叉处被不均匀的应变稳定。这项工作提供了基本的洞察力的条件，导致优先稳定的r-，o-和m-阶段。
2019-07-13 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic anisotropy in strained manganite films and bicrystal junctions
研究了LSMO锰氧化物薄膜和双晶结的输运和磁性。在STO、LAO、NGO和LSAT衬底上外延生长了锰氧化物薄膜，用两种磁共振谱技术测定了薄膜的磁各向异性。正交非晶非晶衬底的各向异性导致薄膜在衬底平面内的磁性能表现出单轴各向异性，与立方衬底相比，各向异性很小（约0.3%）。研究了锰氧化物晶体学基面不同倾斜度的样品以及晶体学轴旋转的双晶结（RB结）和基面倾斜的双晶结（TB结）。结果发现，在相邻的非政府组织基板上的磁各向异性的值可以通过改变基板的倾斜角从0度到25度而变化。对锰氧化物双晶结的磁各向异性测量表明，两种类型的双晶边界RB和TB都存在两个铁磁有序的自旋子系统。TB结的磁电阻值随温度的降低而增大，但随取向差角的增大而增大，甚至结内部分易磁化轴的取向差都不改变。对双晶结电导的电压依赖性的分析表明，LSMO双晶结的低磁电阻是由两种散射机制引起的：低温下由于双晶界面无序层中强的电子-电子相互作用，自旋极化载流子的自旋翻转和高温下反铁磁振子的自旋翻转.
2012-10-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Antiferroelectricity in thin film ZrO2 from first principles
进行密度泛函计算以研究实验报告的薄膜ZrO 2中的场诱导相变（J. Muller等人，纳米。Lett. 12，4318）。我们发现一个小的能量差~ 1 meV/f.u.介于非极性四方晶系和极性斜方晶系结构之间，具有反铁电性特征。必要的一阶过渡的两个阶段之间，这在反铁电体有一个组子群的关系，从耦合到其他区域边界模式的结果，我们显示与Landau-Devonshire模型。因此，四方ZrO 2被确立为一种以前未被认识到的无铅反铁电材料，具有优异的介电性能和与硅的兼容性。此外，我们证明，可以通过外延应变稳定的ZrO 2的铁电相，并建议通过Hf的Zr的连续取代的替代稳定机制。
2014-09-24 cond-mat.mtrl-sci
A superconducting praseodymium nickelate with infinite layer structure
各种氧化镍化合物因其各种相关电子现象的表现而长期被研究。最近，在Nd $_{0.8}$ Sr $_{0.2}$ NiO $_2$的纳米级无限层镍酸盐薄膜中观察到超导性，所述镍酸盐薄膜通过从钙钛矿前体相的拓扑还原而外延稳定在SrTiO $_3$衬底上。本文介绍了在SrTiO $_3$上制备PrNiO $_2$薄膜的方法和性质。在Pr $_{0.8}$ Sr $_{0.2}$ NiO $_2$中掺杂后，我们观察到具有7-12 K转变温度的超导电性，以及在2 K下334 kA/cm $^2$的稳健临界电流密度。这些发现表明，在无限层镍酸盐的超导性是相对不敏感的稀土4 $f$配置的细节。此外，他们激发了探索更广泛的家庭的化合物的基础上的二维NiO $_2$平面，这将使系统的研究超导和正常状态的属性和它们的基本机制。
2020-06-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Spin and lattice excitations of a BiFeO3 thin film and ceramics
我们提出了一个全面的研究极性和磁激发BiFeO 3陶瓷和薄膜外延生长在正交（110）TbScO 3衬底。红外反射光谱进行了从5到900 K的温度下的陶瓷和低于室温的薄膜。在陶瓷样品中观察到了因子群分析所允许的全部13种极性声子。薄膜光谱显示12声子模式和一个额外的弱激发，可能是自旋起源。在加热到1100 K附近的铁电相变，一些声子软化，导致静态介电常数的增加。在陶瓷中，太赫兹透射光谱显示了五个低能磁激发，包括两个以前不知道的红外活性;在5 K下，它们的频率分别为53和56 cm-1。加热引起所有磁模式的软化。在5 K的温度下，施加高达7 T的外部磁场不可逆地改变了这些模式中的一些模式的强度。观察到的自旋激发的频率为最近开发的BiFeO 3（R.S. Fishman，Phys.Rev.B87，224419（2013））。同时红外和拉曼活动的自旋激发是一致的，它们的分配到电磁振子。
2015-05-21 cond-mat.mtrl-sci
Atomically resolved phase coexistence in VO2 thin films
本研究借助原子分辨率电子显微镜同时分辨VO2薄膜的V、O原子柱，发现TiO2(001)衬底上外延VO2膜中存在厚度小于2nm的应变稳定M2相纳米层，为关联氧化物结构转变研究提供了新路径。
2023-09-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial thin films of pyrochlore iridate Bi_{2+x}Ir_{2-y}O_{7-delta}: structure, defects and transport properties
虽然理论上预测烧绿石铱酸盐薄膜具有各种新兴的拓扑性质，这些预测的实验验证可以阻碍薄膜生长的挑战。在这里，我们报告的脉冲激光沉积和表征的薄膜的一个代表性的烧绿石化合物Bi 2 Ir 2 O 7。该薄膜外延生长在氧化钇稳定的氧化锆衬底上，具有比大块单晶大几个百分点的晶格常数。膜的组成显示出强烈的依赖于氧分压。密度泛函理论计算表明Bi_Ir反位缺陷的存在，定性与高Bi：Ir比中发现的薄膜。Ir和Bi的氧化态均低于其标称值，表明存在氧不足。铱酸盐薄膜显示出多种有趣的输运特性，包括多个载流子、电阻对温度的对数依赖性、由于自旋-轨道相互作用对电导的反局域化修正以及线性正磁阻。
2017-07-28 cond-mat.mtrl-sci
Solving and refining novel thin film phases using Cu X-ray radiation: the epitaxy-induced CuMnAs tetragonal phase
我们提出了一种实验和计算相结合的方法，使精确的测定原子的位置在薄膜使用CuKα辐射，只有。这种技术的能力超越了简单的结构细化，并允许解决未知相稳定的衬底诱导应力。我们推导出适当的修正，将测得的积分强度转化为结构因子。数据收集完全在常规可用的实验室衍射仪（CuKα辐射）上进行;随后通过单晶直接法（δ回收程序）进行分析，然后对晶胞含量的结构参数进行最小二乘精修。我们选择在GaAs衬底上生长的CuMnAs的外延薄膜，其形成具有四方对称性的晶体结构，不同于斜方晶系的体材料。在这里，我们展示了新的tetraxide形式的外延CuMnAs生长在GaAs衬底上，并提出一致的高分辨率扫描透射电子显微镜和化学计量分析。
2013-01-22 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
Stabilization of Ferroelectric Hf0.5Zr0.5O2 Epitaxial Films via Monolayer Reconstruction Driven by Interfacial Redox Reaction
本文揭示了通过界面氧化还原反应驱动的单层重构机制，可在单胞厚度的La0.67Sr0.33MnO3缓冲层上稳定外延生长亚稳铁电Hf0.5Zr0.5O2薄膜，为探索金属氧化物功能性亚稳相提供了新思路。
2023-07-11 cond-mat.mtrl-sci
Expanded stability of layered SnSe-PbSe alloys and evidence of displacive phase transformation from rocksalt in heteroepitaxial thin films
本研究通过分子束外延在GaAs上集成PbSnSe薄膜，扩展了层状结构稳定性并绕过混溶间隙，提供了位移相变证据，为利用其性质差异提供了可扩展途径。
2024-03-27 cond-mat.mtrl-sci
Tailoring the anomalous Hall effect of SrRuO$_3$ thin films by strain: a first principles study
基于最近在铁磁超薄膜SrRuO $_3$（SRO）中观察到的非常规霍尔效应，我们利用密度泛函理论计算研究了应变诱导氧八面体畸变对SRO超薄膜电子结构和反常霍尔响应的影响.研究结果表明，在SrTiO $_3$上生长的铁磁SRO薄膜（$-$ 0.47 $\%$的面内应变）具有正交晶系（倾斜和旋转）畸变结构，并且随着衬底引起的压缩应变量的增加，发现八面体倾斜角逐渐被抑制，在NdGaO $_3$（$-$ 1.7 $\%$的面内应变）上生长的SRO膜稳定在四方畸变结构（具有零倾斜）中。Berry曲率计算结果表明，$+$在$-$应变为1.7时的反常霍尔电导率为正值（76 S/cm），而在$-$应变$-$ 0.47时的反常霍尔电导率为负值（156 S/cm）.我们发现的异常霍尔效应的行为归因于响应于剪裁由衬底诱导的应变驱动的氧八面体畸变而产生的电子结构中的节点动力学。我们还计算了应变介导的异常霍尔电导率作为减少磁化强度的函数，通过按比例缩小Ru原子内部的交换场的大小，找到与实验观察良好的定性一致，这表明Ru自旋矩的纵向热涨落对该系统中的异常霍尔效应的强烈影响。
2021-01-11 cond-mat.mtrl-sci
Evidence for centrosymmetry breaking and multiferroic properties in the A-site ordered quadruple perovskite YMn$_3$Mn$_4$O$_{12}$
通过单晶X-射线衍射的装置，我们已经揭示了中心对称性的破坏时，降低温度下T $_s$ = 200 K伴随着设置一个相称的超结构在小A-网站四重钙钛矿YMn $_3$ Mn $_4$ O $_{12}$。该结果与该化合物已报道的所有数据一致，并解决了先前关于钇位置的不一致性。超结构的特征是在单晶图案中出现卫星反射，与I中心的伪正交相称超晶胞一致，具有$a \approx \sqrt{a_F} = 10.4352(7)$ ε、$b \approx 2b_F = 14.6049(9)$ ε、$c \approx \sqrt{c_F} = 10.6961(7)$ ε和$β= 90.110(3)^\circ$，其中F代表“基本”高温晶胞（$a_F \approx c_F \approx 7.45$ ε、$b_F \approx 7.34$ ε和$β\approx 90^\circ$）。空间群被明确地发现是Ia，它是非极性的，因此允许材料中的非零偏振。然后，我们详细研究了高温电流，输运，介电和直流和交流磁性的多晶样品的YMn $_3$ Mn $_4$ O $_{12}$在很宽的温度范围内。这些测量清楚地强调了材料中的几个临界温度和不同阶数之间的相关性：i）中心对称性在高温（T $_S$ = 200 K）下被破坏，ii）B位的长程磁序发生在T $_{N,B}$ = 108 K，并且在相同的温度下…
2022-11-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
