Non-trivial topology in rare-earth monopnictides from dimensionality reduction
研究发现稀土单磷族半金属薄膜因量子限域效应产生能带反转，LaSb(001)薄膜在7、5或3个单层厚度时出现量子自旋霍尔绝缘体相，自旋轨道耦合打开非平凡能隙，该效应具有普遍性。
2023-02-04 cond-mat.mtrl-sci
Strain driven monoclinic distortion of ultrathin CoO films in CoO/Pt(001) and exchange-coupled CoO/PtFe/Pt(001) systems
用原位和实时表面X射线衍射方法测定了生长在Pt（001）衬底和Pt（001）上的铁磁PtFe赝晶层上的CoCoO薄膜的结构和应变。薄膜在两个表面上外延生长，具有产生伪立方CoO（111）表面的面内六边形图案。一个精致的X射线衍射分析揭示了轻微的单斜变形在RT引起的各向异性应力在界面处。四元化合物对畸变的贡献导致比率c/a > 1，与低温本体CoO相中发现的比率相反。这种扭曲导致在膜的平面内稳定的Co 2+自旋配置。
2014-10-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Low-Symmetry Monoclinic Phases and Polarization Rotation Path Mediated By Epitaxial Strain in Multiferroic BiFeO3 Thin Films
在无铅多铁性BiFeO_3薄膜中观察到了由外延应变驱动的准同型相界，并且应变驱动的相变是等对称的Cc-Cc相变。本文提出在（001）LaAlO_3单晶衬底上外延生长的BiFeO_3相为单斜MC。该MC相不同于在低失配衬底上生长的BiFeO 3薄膜中报道的MA型单斜相，例如SrTiO 3。这不仅证实了同步辐射X射线研究，但也通过piezoresponse力显微镜测量。类四边形相位的偏振矢量位于（100）面，而不是先前报道的（110）面。对MC相的形成进行了唯象分析。这样一个低对称性MC相，其链接到MA相和多相共存打开一个途径，在BiFeO 3薄膜的大压电响应和揭示对可能的极化旋转路径和增强的多铁性BiFeO 3薄膜介导的外延应变的完整理解。这一工作也有助于理解在其他铁电系统中发展新的无铅应变驱动准同型相界。
2010-11-26 cond-mat.mtrl-sci
Surface structures of ZrO$_2$ films on Rh(111): From two layers to bulk termination
我们用扫描隧道显微镜（STM）和低能电子衍射（LEED）研究了Rh（111）衬底上2-10个单层（ML）厚度范围内的氧化锆薄膜。氧化锆的沉积使用UHV兼容的溅射源，导致在逐层生长和良好的均匀性的膜。对于2-4 ML的厚度，观察到衬底对薄膜的结构的层依赖性影响。超过此厚度，薄膜显示出（2 $\times$ 1）或扭曲（2 $\times$ 2）的表面结构相对于立方ZrO $_2$（111）;这些结构分别对应于四斜晶系和单斜晶系氧化锆。在高达730 °C的退火温度下发生四斜相;在850 °C或更高的退火温度下发生向结晶稳定的单斜相的转变。高温退火也会破坏薄膜并暴露Rh（111）衬底。我们认为，四斜晶系薄膜是稳定的缺氧，而单斜晶系薄膜只有弱缺陷，并显示带弯曲的缺陷和晶界。这一观察结果与正电荷负责氧化锆基固体电解质中的晶界阻挡效应是一致的。我们的工作介绍了四斜晶系和单斜晶系5毫升厚的ZrO $_2$膜Rh（111）作为非常适合的模型系统的表面科学研究的ZrO $_2$，因为他们没有表现出较厚的膜或散装材料的充电问题，并显示出更好的均匀性和稳定性比以前研究的ZrO $_2$ /Pt（111）系统。
2018-08-24 cond-mat.mtrl-sci
Trivial to nontrivial topology transition in rare-earth pnictides with epitaxial strain
稀土单磷属半金属由于其磁输运性质和拓扑性质的结合，引起了人们的极大关注。对于其中的一些，如LaSb，目前还不清楚它们是否显示出非平凡的拓扑结构或不基于密度泛函理论计算和角分辨光电子能谱测量。在这里，我们使用混合密度泛函理论证明，锑化镧实际上是一个平凡的拓扑半金属，在协议的实验，但在过渡到拓扑阶段的边缘。我们发现，在压缩外延应变下，La $d$带交叉的Sb $p$带附近的X $_3$点的布里渊区，稳定的拓扑非平凡相，打开独特的机会，通过检查外延应变和未应变的薄膜相同的材料，探测磁输运性质和带拓扑结构的影响之间的相互关系。
2020-08-28 cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetism and Ferroelectricity in epitaxial ultra-thin BiMnO3 films
研究了用射频磁控溅射法生长的压应变和无应变BiMnO_3薄膜的铁电和铁磁性质。在（001）SrTiO3和（110）DyScO3上沉积的BiMnO3样品呈现二维立方叠立方生长模式和伪立方结构，厚度分别为15 nm和25 nm。在这些厚度之上，我们观察到切换到3D岛生长，并且同时结构变化到单斜结构，其特征在于单斜晶胞的（00l）取向。虽然铁磁性观察到低于Tc = 100 K的所有样品，室温下的铁电性的签名，发现只有在伪立方超薄膜，表明电子和结构之间的相关性秩序。
2013-06-05 cond-mat.mtrl-sci
Direct observation of the M2 phase with its Mott transition in a VO$_2$ film
在VO $_2$中，Peierls和莫特绝缘体之间绝缘体到金属转变的明确起源仍然有争议。伴随着争论，它的第二单斜（M2）相由于未二聚钒离子中存在电子关联而受到相当大的关注。然而，M2阶段的起源仍然不清楚。在这里，我们研究了颗粒状VO $_2$膜，使用导电原子力显微镜和拉曼散射。在从单斜相到金红石相的结构转变过程中，我们直接观察到一个中间态，表现出单斜相M1和M2相的共存。在这个制度的晶界附近的电导率是六倍大于晶粒核心，产生甜甜圈般的景观。我们的研究结果揭示了一个晶粒内的渗流过程，表明VO $_2$与M2相是一个莫特绝缘体。
2016-11-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Transport behavior and electronic structure of phase pure VO2 thin films grown on c-plane sapphire under different O2 partial pressure
在不同氧分压下，在c面Al_2 O_3衬底上生长了高织构相纯VO_2薄膜。X射线吸收和光电子能谱证实了钒离子的相同价态，尽管在沉积过程中的氧分压不同。随着O2流量的增加，单斜VO 2的[010]晶格参数减小，并且同时观察到金属-半导体转变（MST）和输运行为的独特变化，尽管这些样品中钒的价态相同。我们讨论了氧分压对VO 2单斜结构和电子结构的影响，从而对MST的影响。
2013-07-22 cond-mat.mtrl-sci
Nanoscale structure and mechanism for enhanced electromechanical response of highly-strained BiFeO3 thin films
应变诱导结构相变在BiFeO 3的纳米结构演化的检查。使用高分辨率的X射线衍射和扫描探针显微镜为基础的研究，我们已经独特地确定和检查了许多阶段存在于这些相边界，并发现了一个中间单斜相除了以前观察到的菱面体和四方体状相。进一步的分析已经确定，这些膜的所谓的混合相区域不是菱面体和四方体状相的混合物，而是高度扭曲的单斜相的紧密混合物，没有证据表明存在菱面体状母相。最后，我们提出了一种机制，在这些薄膜中，包括这些阶段如何在纳米级相互作用，产生大的表面应变的增强机电响应。
2011-05-20 cond-mat.mtrl-sci
Investigating the ranges of (meta)stable phase formation in (InxGa1-x)2O3: Impact of the cation coordination
本文采用团簇展开和密度泛函理论相结合的方法计算了（InxGa 1-x）2 O3的相结构，并通过脉冲激光沉积（PLD）异质外延薄膜的TEM测量进行了实验研究。的吉布斯自由能曲线的形状的单斜晶系，六方晶系和立方方铁锰矿合金作为组合物的函数可以解释在铟和镓的优选的阳离子配位环境。我们表明，原子分辨STEM的强烈偏好的铟六重协调结果在有序的单斜和六方晶格。这种排序影响固溶体中的构型熵，从而影响（InxGa 1-x）2 O3相图。所得到的相图的特征在于非常有限的溶解度的镓和铟在单斜，六方和立方基态相分别，但在现实的生长温度下表现出宽的亚稳范围。在相图的富铟侧，发现了宽的可熔性间隙，这导致相分离层。实验观察到的铟在PLD样品中的溶解度对于单斜和六方单相膜在x=0.45和x=0.55的范围内，而对于相分离膜，我们发现对于单斜相x=0.5，对于六方相x=0.65-0.7，对于立方相x>0.9。这些值与每个相的计算亚稳范围一致。
2020-08-11 cond-mat.mtrl-sci
Nanostructured BiVO4 Photoanodes Fabricated by Vanadium-infused Interaction for Efficient Solar Water Splitting
本文提出通过450°C下将钒离子嵌入Bi2O3薄膜制备连续单斜相纳米结构BiVO4光阳极，并结合Co-Pi助催化剂将光电流提升至2.9 mA/cm2，为高效太阳能水分解提供了简便制备路线。
2024-05-05 cond-mat.mtrl-sci
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
Structural distortion and magnetism of BiFeO3 epitaxial thin films: a Raman spectroscopy and neutron diffraction study
以前的研究的生长条件表明，单相BiFeO 3薄膜只能在一个狭窄的压力-温度窗口，这些薄膜显示出弱的磁矩。在这里，我们更详细地研究了单相BiFeO 3薄膜的结构和磁性通过倒易空间映射，拉曼光谱和中子衍射。X-射线和拉曼光谱数据表明，BiFeO 3结构是tetraphenic为70 nm厚的薄膜和单斜的变化为240 nm厚的薄膜，从而保持不同的散装（菱面体）结构。在240 nm的单斜扭曲膜中子衍射实验允许观察的G-型反铁磁秩序在散装单晶。然而，卫星峰相关的长波长摆线存在于散装BiFeO 3没有观察到。这些研究结果的相关性进行了讨论，为开发的磁电性能的BiFeO 3。
2007-01-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Low Symmetry Phase in (001) BiFeO$_3$ Epitaxial Constrained Thin Films
用同步辐射X射线衍射确定了（001）取向的BiFeO $_3$外延薄膜的晶格。通过选择合适的包含固定（001）反射的散射区，我们发现室温下薄膜中存在类似于$M_A$相的低对称相。这些结果表明，在相稳定性的变化，从菱形体在大块单晶，在外延薄膜的修改单斜结构。
2005-01-27 cond-mat.mtrl-sci
Anomalous thermal oxidation of gadolinium thin films deposited on silicon by high pressure sputtering
研究通过高压溅射在硅上沉积钆薄膜并热氧化，发现500 $^\circ$C时结构转变，750 $^\circ$C下界面陷阱密度最低但介电常数仅7.4，原因是氧化产生的表面凸起降低了电容。
2024-01-29 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Hidden structural transition in epitaxial Ca$_{0.5}$Sr$_{0.5}$IrO$_{3}$/SrTiO$_{3}$ thin film
在ABO $_{3}$钙钛矿薄膜中涉及BO $_{6}$八面体旋转模式的变化的结构转变可以隐藏在由衬底施加的全局晶格对称性下，并且经常容易被忽视。利用高分辨X射线衍射实验研究了在SrTiO $_{3}$（STO）和GdScO $_{3}$（GSO）衬底上外延生长的Ca $_{0.5}$ Sr $_{0.5}$ IrO $_{3}$（CSIO）钙钛矿铱酸盐薄膜的结构。虽然CSIO/STO膜层显示出由倒易空间映射证明的全局四斜晶格对称性，但同步加速器X射线数据表明其室温结构是单斜的，这是由于Glazer的IrO $_{6}$八面体的a $^{+}$ a $^{-}$ c $^{-}$型旋转。为了适应较低的对称性结构下的全球tetraxine对称性，膜断裂成四个孪晶域，导致分裂的（半整数，0，整数）超晶格反射。令人惊讶的是，这些超晶格反射的分裂随着温度的增加而减少，最终在T $_{S}$ = 510（5）K时消失，这表明结构转变为具有$^{+}$ a $^{-}$ c $^{0}$八面体旋转的正交相。相比之下，CSIO/GSO薄膜显示出稳定的单斜对称性，具有$^{+}$ b $^{-}$ c $^{-}$八面体旋转，显示出在高达520 K下没有由衬底引起的结构不稳定性。我们的研究说明了在决定外延薄膜的结构中，除了衬底的晶格失配之外，对称性的重要性。
2019-11-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Nanoscale switching characteristics of nearly tetragonal BiFeO3 thin films
我们已经研究了纳米开关性能的应变工程BiFeO 3薄膜沉积在LaAlO 3衬底上使用扫描探针技术的组合。偏振拉曼光谱分析表明，近四斜晶系薄膜具有单斜（Cc）对称性，而不是P4mm四斜晶系。通过本地开关光谱测量和piezoresponse力显微镜，我们提供了明确的证据，铁电开关的tetraxite相，但极化方向，因此它的开关，强烈偏离预期的（001）tetraxite轴。我们还证明了一个大的和可逆的，电驱动的结构相变从四面体的菱形多晶型在这种材料是有希望的大量的应用。
2010-04-12 cond-mat.mtrl-sci
Ultralarge polarization in ferroelectric hafnia-based thin films
本研究报道了缺氧 Hf0.5Zr0.5O2 薄膜具有超大剩余极化（387 μC cm-2），归因于新发现的铁电单斜 Pc 相与正交相共存，为集成铁电器件等应用提供前景。
2024-03-18 cond-mat.mtrl-sci
Structural, electrical and magnetic properties of Mo1-xFexO2 (x=0-0.05) thin films grown by pulsed laser ablation
我们报道了未掺杂和Fe（2和5原子）的生长。%）掺杂的氧化钼薄膜。X射线衍射结果表明，薄膜为（100）取向，具有以MoO 2相为基础的单斜结构，拉曼光谱也证实了这一点。X射线光电子能谱学表明，Fe以+2价态存在，有利于Fe离子在MoO 2基体中的置换占位。所有薄膜的室温电阻率都很低（约100微欧姆-厘米）。Fe掺杂的样品在室温下表现出铁磁行为。
2009-12-05 cond-mat.mtrl-sci
The beta Phase of Multiferroic Bismuth Ferrite and its beta-gamma Metal-Insulator Transition
我们发现，外延（001）薄膜的多铁性铁酸铋BiFeO 3在室温下是单斜的，而不是像以前报道的四面体或菱面体。我们报告了一个正交有序无序β相之间的820 C和950 C与早期的报告相反。（001）BiFeO 3薄膜中的单斜-正交相转变序列（单晶中的斜方-正交相转变）类似于BaTiO 3或PbSc 1/2 Ta 1/2 O3。转变为立方$γ$相导致在950 ℃附近的正交立方β-γ转变处带隙突然向零塌陷（绝缘体-金属转变）。这种转变类似于Ba0.6K0.4BiO3中的金属-绝缘体转变。
2007-07-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
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
Structural study in Highly Compressed BiFeO3 Epitaxial Thin Films on YAlO3
研究了在YAlO 3（YAO）衬底上外延生长的BiFeO 3（BFO）薄膜的热力学稳定性和结构分析。首先，我们观察到MC-MA-T的相变发生在薄样品（<60 nm）中，具有完全的类四边形相（在此表示为MII），具有大的c/a比（~1.23）。具体地说，MII相变过程是指从室温下的单斜MC结构到更高温度（150 ℃）下的单斜MA结构，并最终到275 ℃以上的近四晶结构的存在的结构演变。压电力显微镜测量结果进一步证实了这种相变，表明在相变过程中极化轴发生了旋转。系统地研究了构造随厚度的演化，以阐明应变状态的影响。我们注意到YAO衬底可以作为生长T型BFO的合适基底，因为该相稳定地存在于非常厚的膜中。在YAO衬底上生长的BFO厚膜呈现出典型的“准同型相界”特征，多相（MII、MI和R）共存，且具有周期性的条状形貌。由于各向异性应变导致的YAO衬底上不同方向上的阵列条纹形态的差异表明了对MPB样区域进行调谐的可能性。我们的研究为理解多铁性BFO体系中应变介导的相共存提供了更多的见解。
2012-04-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Characterization techniques of Fe-doped CuO thin films deposited by the Spray Pyrolysis method
采用喷雾热解法在玻璃衬底上制备了掺Fe的CuO薄膜。对合成样品的结构、微观结构、光学和电学性能进行了详细的研究。X射线衍射（XRD）、拉曼光谱和傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析表明，样品为单相单斜结构CuO。UV-VIS分光光度计提到，当增加Fe浓度时，透射率增加至80%。此外，所获得的CuO的带隙能量为1.29eV。Fe替代使该值略有增加。此外，还对薄膜的电导率、迁移率、电阻率和载流子浓度等电学性质进行了研究。霍尔效应测量证实了所研究的薄膜的p型导电性。
2018-07-13 cond-mat.mtrl-sci
Combined electrostatic and strain engineering of BiFeO$_3$ thin films at the morphotropic phase boundary
本研究通过原位光学二次谐波产生等手段，探究压应变BiFeO3薄膜在准同型相界附近的铁电相演化，发现应变与静电稳定结合可调控相变，为超薄铁电器件提供平台。
2022-10-25 cond-mat.mtrl-sci
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
Modification in structural, dielectric and magnetic properties of La and Nd co-substituted epitaxial BiFeO3 thin films
研究了La和Nd共掺杂对BiFeO 3（BFO）薄膜结构和磁性的影响。采用脉冲激光沉积法在SrRuO 3缓冲单晶SrTiO 3（001）衬底上制备了纯BFO和La、Nd共掺杂BFO的外延薄膜。研究了La和Nd共掺杂BFO薄膜中由于离子半径失配引起晶格力常数变化而引起的结构变化。拉曼光谱研究表明，掺杂BFO薄膜中的结构变化，从菱面体到单斜畸变相，这是由La和Nd的共同取代引起的。室温磁滞曲线表明，饱和磁化强度在20 emu/cm 3的饱和磁化强度的掺杂膜的增强。与纯BFO薄膜相比，BLNFO薄膜的介电和磁性能得到了有效的改善。
2013-06-18 cond-mat.mtrl-sci
Uniaxial Néel Vector Control in Perovskite Oxide Thin Films by Anisotropic Strain Engineering
反铁磁薄膜通常表现出多畴状态，并且反铁磁Néel矢量的控制是具有挑战性的，因为反铁磁材料对磁扰动是鲁棒的。通过对典型的反铁磁材料LaFeO 3外延薄膜的各向异性面内应变工程的依赖，证明了单轴Néel矢量控制。正交（011）和（101）取向的DyScO3、GdScO3和NdGaO3衬底用于设计不同的各向异性面内应变状态。各向异性的面内应变稳定了单畴单斜LaFeO 3薄膜的结构。单轴Néel矢量沿着拉应变b轴，与块状LaFeO 3沿着较短的a轴具有Néel矢量相反，并且没有发现磁畴。因此，各向异性应变工程是设计独特功能响应的可行工具，进一步使反铁磁材料能够用于介观器件技术。
2020-11-24 cond-mat.mtrl-sci
Temperature and thickness evolution and epitaxial breakdown in highly-strained BiFeO3 thin films
我们提出的温度和厚度依赖的应变诱导的转变在高应变外延BiFeO 3薄膜沉积在LaAlO 3（001）衬底上的结构和形态的演变。使用高分辨率的X射线衍射和温度相关的扫描探针为基础的研究，我们观察到一个复杂的温度和厚度依赖的演变相在这个系统中。从一个单一的单斜扭曲的四边形状相到一个复杂的混合相结构的薄膜厚度为200 nm的厚度依赖性的转变是应变诱导的旋节不稳定性的BiFeO 3/LaAlO 3系统的结果。此外，这种应变稳定的亚稳混合相结构的非外延微晶的母体菱面体结构的BiFeO 3的击穿观察到发生在一个临界厚度为300 nm。我们进一步提出了一种机制，这种突然的故障，提供了洞察竞争的性质，在这个系统中的阶段。
2011-10-17 cond-mat.mtrl-sci
Structural Changes and Ferroelectric Properties of BiFeO<sub>3</sub>-PbTiO<sub>3</sub> Thin Films Grown via a Chemical Multilayer Deposition Method
采用化学溶液沉积法在Pt/Si衬底上制备了（1-x）BiFeO<sub>3</sub>-xPbTiO<sub>3</sub>（BF-xPT）薄膜（x ~ 0.60）。这些多层沉积的前体膜在氮气中在700°C下退火时显示出纯钙钛矿相形成。与BF：PT：：40：60的总摩尔组成的平衡四元结构相反，我们发现MA型的单斜结构的BF-xPT相。<sub></sub>压电力显微镜证实了铁电开关的薄膜，并揭示了不同的正常和横向域分布的样品。室温电性能测试表明，铁电材料具有良好的电滞回线，其回复极化强度Pr高达18 μC/cm<sup>2</sup>，漏电流低至10<sup>- 7A</sup>/cm<sup>2</sup>。
2010-06-24 cond-mat.mtrl-sci
Effect of symmetry mismatch on the domain structure of rhombohedral BiFeO3 thin films
相当多的工作集中在使用外延应变来设计铁性材料中的畴结构。在这里，我们重新审视所观察到的减少域变体菱面体BiFeO3薄膜稀土钪酸盐基板。先前的工作归因于各向异性面内应变域变体的减少，但我们的研究结果表明，单斜畸变的基板，从氧八面体旋转，是变体选择的驱动力。我们研究了外延BiFeO3 DyScO3（110）o异质结构，并与没有立方SrTiO3缓冲层作为一种手段来隔离对称失配对畴形成的影响。在DyScO3上直接生长的薄膜中观察到两种变化的条纹畴，而在SrTiO 3缓冲的DyScO3上生长的薄膜中观察到四种变化的畴，当缓冲层厚度> 2nm时。这项工作提供了洞察基板的作用，不仅仅是晶格失配在操纵和控制材料中的域结构演变。
2015-09-12 cond-mat.mtrl-sci
Unit cell orientation of tetragonal-like BiFeO$_3$ thin films grown on highly miscut LaAlO$_3$ substrates
同步加速器和实验室规模的X射线衍射表明，在错切LaAlO 3衬底上的四方形T '-BiFeO 3薄膜（错切< 5度）显示出偏离衬底的（00 l）-平面，正如“Nagai模型”所预测的那样（除了错切<0.2度）。甚至在100 nm厚的膜中也实现了高达1度的倾斜，明显大于在其他钙钛矿中观察到的倾斜。我们将此归因于大的c/a比和T '-BiFeO_3/LaAlO_3界面的高结晶相干性。通过观察到的“对角线对对角线”对齐，这种一致性是可能的。有趣的是，基板的错切不影响单斜结构域的相对人口。
2013-12-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Engineering Ferroelectric Hf0.5Zr0.5O2 Thin Films by Epitaxial Stress
证明了外延应力对氧化物铁电正交相稳定性的重要影响。Hf0.5Zr0.5O2和La0.67Sr0.33MnO3电极的外延双层生长在一组单晶氧化物001取向的，立方或伪立方设置，晶格参数在3.71 - 4.21 A范围内的衬底上。La0.67Sr0.33MnO3电极的晶格应变，由晶格失配与衬底，是关键的正交相Hf0.5Zr0.5O2的稳定。在La0.67Sr0.33MnO3电极拉伸应变的Hf0.5Zr0.5O2膜的大部分是正交的，而单斜相是有利的，当La0.67Sr0.33MnO3松弛或压缩应变。因此，在TbScO3和GdScO3衬底上的Hf0.5Zr0.5O2膜与在其它衬底上的膜（包括常用的SrTiO 3）相比呈现显著增强的铁电极化。具有外延掺杂HfO2薄膜与控制相位和极化的能力是主要的兴趣，为更好地理解铁电性能，并为基于纳米HfO2薄膜的铁电器件的制造铺平了道路。
2019-09-04 cond-mat.mtrl-sci
Structure related optical properties of electron beam evaporated ZrO2:10%SiO2 thin films
采用反应电子束共蒸发技术，在不同氧分压下，在熔融石英衬底上制备了ZrO 2：10%SiO2薄膜。结构分析表明薄膜中存在四方相，并存在残余拉应力。随着氧分压的增加，（110）相的强度增加。随着氧分压的增加，薄膜的光学带隙从5.06 eV增加到5.28 eV，这是由于单斜相的结晶度增加，而薄膜的晶粒尺寸几乎保持不变，表明微晶或晶粒尺寸对薄膜的光学性能没有影响。用单振子Wimple-DiDomenico模型讨论了折射率的色散。色散能参数即结构序参量随t（110）相强度的增加而增加。据观察，具有较高的值的序参量的膜显示出较低的表面粗糙度，其结论是，局部微结构有序化可以主要影响晶粒形态，这反过来又可以导致更好的表面为较高的值的序参量。
2014-07-03 cond-mat.mtrl-sci
Polarization states of polydomain epitaxial Pb(Zr1-xTix)O3 thin films and their dielectric properties
本文用非线性热力学理论研究了多畴（孪晶）单晶Pb（Zr_（1-x）Ti_x）O_3薄膜的铁电和介电性质。计算了组分x = 0.9，0.8，0.7，0.6，0.5和0.4的Pb（Zr_（1-x）Ti_x）O_3（PZT）薄膜的“失配应变-温度”相图，并进行了比较。发现x > 0.7的PZT薄膜的平衡图与PbTiO_3薄膜的平衡图相似。它们仅由四个不同的稳定范围组成，对应于顺电相、单畴四畴铁电相和两种伪四畴模式。相比之下，在x = 0.4，0.5和0.6，平衡图显示了丰富多样的稳定的偏振态，涉及至少一个单斜多畴状态。使用开发的相图，平均出平面极化的极化PZT膜计算作为失配应变和组合物的函数。理论结果与测量的反射极化的PZT薄膜生长在SrTiO 3。还报道了PZT薄膜的面外介电响应对异质结构中失配应变的依赖性。
2004-11-25 cond-mat.mtrl-sci
Long-range Ni/Mn structural order in epitaxial double perovskite La2NiMnO6 thin films
我们报告和比较的结构，磁性和光学性能的有序La 2NiMnO 6薄膜和无序LaNi0.5Mn0.5O3对应。X-射线衍射研究表明，B-网站Ni/Mn订购诱导额外的XRD反射的晶体对称性从一个伪立方钙钛矿晶胞的无序相的单斜晶的形式与较大的晶格参数的有序相。偏振拉曼光谱研究表明，有序样品的特征在于额外的声子激发，是不存在的无序相。这些额外的声子激发的外观被解释为最清晰的签名的布里渊区折叠作为结果的长程Ni/Mn订购La 2NiMnO 6。有序和无序的材料都显示出单一的铁磁到顺磁的转变。有序膜还显示接近4.8mB/f. u的饱和磁化强度。转变温度（FM-TC）约为270 K，而无序的只有3.7 mB/f.饱和磁化强度和FM-TC约为138 K。它们的磁性行为的差异被理解的基础上不同的本地电子配置的Ni/Mn阳离子。
2009-05-21 cond-mat.mtrl-sci
Structural characterization of PrVO3 epitaxial thin films
稀土钙钛矿氧化物构成了一个广泛的材料家族，其功能特性与其晶体结构强烈耦合。在这里，我们报告的实验结果外延PrVO 3沉积在SrTiO 3单晶衬底上的脉冲激光沉积。结合先进的结构表征工具，我们观察到在STO上生长的PVO非弛豫薄膜结构具有两种取向畴，其外延关系为：（i）PrVO 3 [110]o//SrTiO 3 [001]c和PrVO 3 [001]o//SrTiO 3 [100]c，（ii）PrVO 3 [110]o//SrTiO 3 [001]c和PrVO 3 [001]o//SrTiO 3 [010]c。我们还测量了倒易空间图。从这些结果中，我们已经确定，STO上的PVO薄膜外延施加降低的PVO结构对称性从正交（Pbnm）单斜（P21/m）。我们表明，由衬底引起的标称应变是恒定的，得到的薄膜结构取决于生长氧和温度。因此，通过精细地控制沉积条件，我们可以调节PrVO 3薄膜所经历的应变。这些结果显示了衬底失配的替代方案作为控制PVO膜的应变和结构的路径。
2014-03-28 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Interlayer ferromagnetism and insulator-metal transition in element-doped CrI3 thin films
二维层状材料的磁性研究引起了广泛的研究兴趣。对于具有层间反铁磁性的单斜相CrI 3，需要找到实现本征层间铁磁耦合的静态和鲁棒的方法。在这封信中，我们研究了电子结构和磁性的元素（例如，O、S、Se、N、P、As和C）掺杂的双层和三层CrI 3系统的第一性原理计算。结果表明，O、P、S、As和Se掺杂的CrI 3双层膜可以实现层间铁磁性。进一步的分析表明，掺杂少层CrI 3的层间铁磁耦合与局域自旋极化态的形成密切相关。这一发现表明，绝缘层间铁磁性可以实现在高掺杂浓度（大于8.33%）。当掺杂浓度小于8.33%，但大于2.08%时，绝缘体-金属相变可以发生，因为局部自旋极化状态渗透，形成连续的网格在几层CrI 3。
2022-11-29 cond-mat.mtrl-sci
Polar Properties and Hysteresis Loops in Multilayered Thin Films Ferroelectric/Virtual Ferroelectric
在Landau-Ginzburg-Devonshire（LGD）唯象理论框架下，计算了失配应变、表面能和有限尺寸效应对铁电/虚铁电多层薄膜相图、极性和电滞回线的影响。本文首次研究了由于薄膜和衬底晶格常数失配而引起的薄膜-衬底界面弹性形变对多层薄膜虚铁电SrTiO $_{3}$ /BaTiO $_{3}$相图的影响。与体相BaTiO $_{3}$相比，在体相BaTiO $_{3}$ /BaTiO $_{3}$薄膜中，可以存在六种结晶稳定的BaTiO $_{3}$相（顺电相和四方铁电相（FEc），两种单斜相（FEaac和FEac），以及两种正交相（FEa和FEaa）铁电相。计算了多层SrTiO $_{3}$ /BaTiO $_{3}$薄膜中磁滞回线的主要极性特性（形状、矫顽场和自发极化）。结果表明，该系统表现出强烈的依赖性，其极性的SrTiO $_{3}$和BaTiO $_{3}$层的厚度上的属性，以及对弹性失配应变，与SrTiO $_{3}$发挥介电层的作用：层越厚，越强的是去极化场，这反过来，减少了自发极化的BaTiO $_{3}$膜。
2014-06-29 cond-mat.mtrl-sci
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
Optimizing Thermochromism of Solution-Processed VO$_2$ Nanocomposite Films for Chromogenic Fenestration
氧化钒（IV）是用于热致变色膜的最有前途的材料之一，这是由于其在其临界温度（T $_c$）下从单斜（M1）到金红石（R）的独特的可逆晶体相变，其对应于光学性质的变化：高于T $_c$，VO $_2$膜对近红外区域中的光的波长表现出降低的透射率。然而，高透射率调制通常牺牲光透射率，这对于该技术的商业和住宅应用是必要的。在这项研究中，我们探讨了潜在的合成VO $_2$薄膜的基质中的金属氧化物纳米晶体，使用在$_2$ O $_3$，TiO $_2$，和ZnO作为稀释剂。我们试图优化退火条件，以获得理想的光学性能。虽然用TiO $_2$和ZnO稀释的薄膜未能显示透射调制，但用In $_2$ O $_3$稀释的薄膜显示出强的热致变色。我们的研究介绍了一种新型的窗膜组成的0.93金属离子摩尔比VO $_2$ -In $_2$ O $_3$纳米晶基质，表现出显着增加的透光率没有任何可测量的影响的热致变色特性。此外，溶液处理降低了成本，使这种薄膜的合成成本比工业标准低4 - 7倍。这项研究代表了一个关键的发展，在膜化学和铺平了道路，进一步应用VO $_2$纳米复合膜显色开窗。
2017-07-29 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Structural analysis of strained LaVO$_3$ thin films
虽然对于简单的块体材料常规地实现结构细化，但是对于薄膜，准确的结构确定仍然构成挑战，这一方面是由于沉积在较厚衬底上的少量材料，另一方面是由于使标准X射线衍射分析实质上复杂化的复杂外延关系。采用综合方法分析了在（100）取向SrTiO $_3$上外延生长的LaVOPDMATHABMM薄膜的晶体结构。透射电子显微镜研究表明，薄膜的SrTiO $_3$上外延生长，并指出存在90 $^{\circ}$取向的域。通过高分辨率X射线衍射获得的倒易空间的映射允许细化的晶格参数。我们最终推断，应变调节施加到LaVO $_3$膜的单斜结构。倒易空间图进行数值处理和提取的数据计算，以细化原子的位置，这是比较使用进动电子衍射断层扫描得到的。我们讨论了所获得的结果和我们的方法作为一个有前途的薄膜结构测定复杂系统。
2014-07-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Absence of Morphotropic Phase Boundary Effects in BiFeO3-PbTiO3 Thin Films Grown via a Chemical Multilayer Deposition Method
在这里，我们报告的不寻常的行为所示的（BiFeO 3）1-x-（PbTiO 3）x（BF-xPT）薄膜制备使用多层沉积方法通过化学溶液沉积法。通过改变BF或PT层厚度，通过沉积几个BF和PT前体的双层来制备各种组成的薄膜样品。X射线衍射显示，所有组合物的最终样品显示两种化合物的混合，产生单相混合物，也通过透射电子显微镜证实。与体相平衡组成相反，我们的样品显示出单斜（MA型）结构，表明在体相中观察到的x = 0.30左右的准同型相界（MPB）消失。正如铁电测量所示，这伴随着MPB处剩余极化没有任何增强。磁性测量表明，样品的磁化强度随着BF含量的增加而增加。样品的显著磁化表明BF-xPT中的自旋螺旋的熔化，其由铁原子在膜上的随机分布引起。通过X射线光电子能谱学测量证实了薄膜中没有Fe 2+离子。结果表明，所使用的薄膜加工方法显着改变的结构演变，从平衡相图的预测相反，以及修改的功能特性的BP-xPT系统显着。
2010-06-24 cond-mat.mtrl-sci
Molecular beam epitaxy of superconducting FeSe$_{x}$Te$_{1-x}$ thin films interfaced with magnetic topological insulators
本研究利用分子束外延技术成功制备了超导FeSe$_{x}$Te$_{1-x}$薄膜及其与磁性拓扑绝缘体的异质结构，发现其在富Te薄膜中保持超导性，并观测到超导与反常霍尔效应共存，为探索手性马约拉纳边缘模提供了理想平台。
2024-04-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Study of ZrO2 Thin Films Deposited at Glancing Angle by Magnetron Sputtering under Varying Substrate Rotation
在本工作中，一组ZrO 2薄膜已被沉积在82度角的沉积在几个基板旋转速度和0度。研究了衬底旋转对薄膜光学、结构、形貌和残余应力的影响。从椭偏测量和适当的建模估计的折射率描绘了一个有趣的降低行为与衬底旋转，并已解释在光的柱状结构与衬底旋转。GLAD ZrO 2薄膜的折射率在1.901到2.011之间变化。正常沉积的膜表现出2.178的折射率值，其显著大于GLAD膜的折射率值。掠射角沉积膜的折射率降低是掠射角处占主导地位的原子阴影的属性。此外，相关长度，这是表面晶粒尺寸的代表，从原子力显微镜数据的适当建模，它表现出随着衬底旋转减小的趋势。这种趋势也归因于随着衬底旋转而变化的柱状微观结构。所有的掠射角沉积的ZrO 2膜具有均方根粗糙度在4.6和5.1 nm之间，而正常沉积的膜描绘1.0 nm的均方根粗糙度。占主导地位的原子阴影是负责GLAD膜的高粗糙度。无论是掠射角和正常沉积的薄膜表现出单斜相在不同方向上取向的优先生长。GLAD膜还描绘了归因于精细纳米微晶尺寸（~13 nm）的四氢呋喃峰。当沉积角由法线角变为掠射角时，残余应力由大压应力变为小拉应力
2016-12-08 cond-mat.mtrl-sci
Role of the V-V dimerization in insulator-metal transition and optical transmittance of pure and doped VO2 thin films
VO 2中的绝缘体到金属（IMT）转变（T $_t$ $\sim$ 341 K）伴随着从红外（IR）透明相到IR不透明相的转变。IMT和相关IR切换行为的定制可以提供潜在的热致变色应用。在这里，我们报告的W和Tb掺杂的IMT和相关的结构，电子结构和光学性质的VO 2薄膜的影响。我们的研究结果表明，W掺杂显着降低IMT温度（$\sim$ 292 K至$\sim$ 247 K，1.3 - 3.7- % W），通过稳定的金属金红石，$\it{R}$，相，而Tb掺杂并没有改变IMT温度太多，并保留绝缘单斜，$\it{M1}$，在室温下的相。据观察，W掺杂虽然显著降低了IR开关温度，但对太阳能调制能力是有害的，与Tb掺杂效应相反，在Tb掺杂效应中观察到更高的IR开关温度和太阳能调制能力。发现W和Tb掺杂薄膜的IMT行为、电导率和IR开关行为与V3 $\it{d_{\|}}$态的光谱变化直接相关。
2019-07-30 cond-mat.mtrl-sci
Microscopic piezoelectric behavior of clamped and membrane (001) PMN-30PT thin films
大块单晶弛豫铁电体，如Pb（Mg 1/3 Nb 2/3）O3-PbTiO 3（PMN-PT），因其大的压电性而广为人知。这是由于极化旋转，这是促进了附近的准同型相界（MPB）的组合物的各种晶体对称性的存在。弛豫铁电薄膜，这是必要的低电压应用，遭受降低其压电响应由于被动基板的夹持。为了理解这种不利现象的微观行为，我们采用AC电场驱动的同步辐射X射线衍射（XRD）在图案化的器件结构上研究了电场下的压电畴行为，用于在Si上的夹持的（001）PMN-PT薄膜和从其衬底释放的（001）PMN-PT膜。在被夹持的膜中，基底抑制场诱导的菱面体（R）到四面体（T）的相变，导致可逆的R到单斜（M）的转变，具有减小的纵向压电系数d33 < 100 pm/V。从基底释放膜导致R到T的转变的恢复并且导致d33 > 1000 pm/V。使用具有空间映射的衍射，我们发现由活性和非活性材料之间的边界施加的横向约束也抑制了R到T的转变。相场计算的夹紧和释放PMN-PT薄膜模拟我们的实验结果。解决薄膜压电响应的抑制是其在压电驱动技术中应用的关键。
2021-10-17 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
Causes of ferroelectricity in HfO$_{2}$-based thin films: An $\textit{ab initio}$ perspective
我们提出了一个全面的第一性原理研究掺杂氧化物，以了解铁电正交[001]晶粒的形成。假设在生长的早期阶段存在四方晶系晶粒，匹配平面分析表明，四方晶系[100]晶粒可以在热退火过程中转变为正交晶系[001]，当它们被其他晶粒横向限制时。结果表明，在0%、2%和4%Si掺杂中，4%掺杂为四方[100]晶向正交[001]晶转变提供了最佳条件。这也适用于Al掺杂。我们还表明，对于铪$_{x}$锆$_{1-x}$ O $_{2}$，我们已经研究了${x}=1.00,0.75,0.50,0.25,0.00$，值${x}=0.50$提供了最有利的条件所需的转换。为了使这种转变优于四斜晶系[100]到单斜晶系[100]的转变，还需要存在如由顶部电极提供的面外限制。我们的研究结果阐明了机制，导致铁电性的氧化铝基薄膜，并提供了一个解释常见的实验观察的最佳范围的掺杂Si：HfO $_{2}$，Al：HfO $_{2}$和Hf $_{x}$ Zr $_{1-x}$ O $_{2}$。我们还提出了模型薄膜异质结计算的Ir/HfO $_{2}$ /Ir堆栈，以隔离的界面效应，我们表明是显着的。
2019-04-02 cond-mat.mtrl-sci
Template and Temperature Controlled Polymorph Formation in Squaraine Thin Films
通过选择衬底和沉积温度来控制有机半导体薄膜中多晶型物的形成是目标器件性能的关键因素。小分子半导体如四极供体-受体-供体（D-A-D）型方酸化合物允许溶液和气相沉积方法。具有支链丁基链作为末端官能化（SQIB）的原型苯胺基方酸因其在可见光至深红色光谱范围内的宽吸收而被考虑用于光伏应用。其光电性能取决于采用单斜晶相和正交晶相的两种已知多晶型物的形成。这两个阶段出现了强烈的优先面外和随机的面内取向的旋转铸造薄膜取决于随后的热退火。在电介质和导电衬底（例如二氧化硅、氯化钾、石墨烯和金）上气相沉积时，多晶型物表达取决于生长衬底的选择。在所有情况下，采用相同的明显的面外取向，但是在晶体衬底的情况下具有表面模板化的面内对准。结合X射线衍射，原子力显微镜，椭偏仪和偏振光谱显微镜，我们确定的工艺依赖的演变的晶相，相关的形态和分子取向内的纹理SQIB膜。
2022-04-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.chem-ph
Study of RF Sputtered Antimony Alloyed Bismuth Vanadium Oxide (Sb:BiVO4) Thin Films for Enhanced Photoelectrochemical (PEC) performance from Bandgap Modulation to Thickness Optimization
单斜白钨矿钒酸铋（BiVO 4）是一种很有前途的水分解光阳极，但由于其相对较高的带隙（2.4eV），PEC性能受到限制。在这里，我们成功地降低其带隙为1.72 eV的控制锑合金化。采用固相反应法制备了Sb：BiVO 4（Sb：BiVO 4）低禁带薄膜。几个生长参数，粉末晶体学，沉积后的影响，和表面处理，厚度依赖性，电解质对光腐蚀的影响进行了研究，随着其光学和电化学特性。我们发现Sb：BiVO_4是一种在可见光范围内（1.72 eV）的直接带隙材料，其价带位置适合于在光照下驱动水的氧化反应。此外，空穴扩散长度增加与锑合金化，并达到最佳的厚度为400 nm的更高的光电流。可控制备的Sb：BiVO 4颗粒在室温沉积中具有10-15 nm的尺寸，并且在空气退火下可以生长至0.5微米。
2019-11-27 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Stacking-Selective Epitaxy of Rare-Earth Diantimonides
California Institute of Technology（加州理工学院）；California State University, Northridge（北岭加州州立大学）
通过控制薄 films 的堆叠结构，研究其电子性质。利用三种轴向参数调控，实现单相 CeSb2 的磁输运研究，揭示隐藏堆叠配置。
2025-05-13 cond-mat.mtrl-sci
A Novel Methodology of Visualizing Orthorhombic Phase Uniformity in Ferroelectric Hf0.5Zr0.5O2 Devices Using Piezoresponse Force Microscopy
本研究提出一种基于压电力显微镜（PFM）的新方法，可对不同厚度铁电Hf0.5Zr0.5O2薄膜的正交相均匀性进行二维映射与量化，发现9 nm薄膜性能最优，为铁电薄膜相分析提供了简便高效的表征手段。
2025-08-03 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Impact of lattice dynamics on the phase stability of metamagnetic FeRh: Bulk and thin films
我们目前的声子色散，元素分辨振动态密度（VDOS）和相应的热力学性质的结合得到的密度泛函理论（DFT）和核共振非弹性X射线散射（NRIXS）跨越的B2 FeRh在体材料和薄外延薄膜的变磁转变。我们看到的反铁磁（AF）和铁磁（FM）相的VDOS提供了一个强的自旋-声子耦合FeRh的微观证据的明显差异。FM VDOS对外延膜中存在的轻微的四阶畸变表现出特别的敏感性，这在AF阶段中是不会遇到的。这导致晶格熵的显著变化，这对于薄膜和体结果之间的比较是重要的。我们的计算证实了最近报道的AF相的晶格不稳定性。在$X$点的虚频率主要取决于Fe的磁矩和原子体积。分析这些非振动模式导致发现一个稳定的单斜基态结构，这是稳健的预测从DFT，但没有验证在我们的薄膜实验。在准谐近似下计算的比热、熵和自由能表明，由于新相的晶格熵相对较小，它可能被抑制。在体相中，晶格自由度与电子和磁性子系统一样以相同的符号和相似的幅度对同构AF-FM相变做出贡献，因此需要包括在热力学建模中。
2016-08-15 cond-mat.mtrl-sci
Nanoscale visualization of the thermally-driven evolution of antiferromagnetic domains in FeTe thin films
本文利用自旋极化扫描隧道显微镜在原子尺度可视化FeTe薄膜中反铁磁畴的热驱动演化，发现微小温度变化即可显著改变畴壁，并与其单斜结构畸变高度相关。
2023-05-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
