Superconductivity in the antiperovskite Dirac-metal oxide Sr$_3$SnO
具有钙钛矿结构的氧化物被认为是高温和非常规超导等迷人现象的基本材料。这些氧化物超导体的发现推动了科学界极大地扩展了强相关电子系统的概念。这些材料的基础，立方钙钛矿氧化物，$AB$ O $_3$，也表现出超导性与$T_{\mathrm{c}}$高达30 K，如报告的Ba $_{0.6}$ K $_{0.4}$ BIO $_3$。过氧化氢氧化物有其对应物，反钙钛矿氧化物$A_3B$ O（或“$B$ O $A_3$“），其中金属和氧离子的位置颠倒，因此金属$B$离子采取不寻常的负价态。然而，在反钙钛矿氧化物中没有报道超导性。在这里，我们报告的第一个超导反钙钛矿氧化物Sr $_3$ SnO的发现与$T_{\mathrm{c}}$约5 K。Sr $_3$ SnO在其电子结构中具有狄拉克点，源自具有不同宇称的能带的反转。在理论分析的基础上，我们提出了在中等空穴掺杂的Sr $_3$ SnO中，类似于超流$^3$ He-B的拓扑奇宇称超导性的可能性，起源于费米表面上的不寻常的轨道织构。我们设想，这一发现的一类新的氧化物超导体与反价配置将刺激探索拓扑材料科学的基础上，各种反钙钛矿氧化物。
2017-02-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Metal Oxide Nanoparticles and Their Applications: A Report
在此，我们报告了金属氧化物纳米颗粒及其在不同科学和医学领域的不同应用的简要介绍。本报告将经常更新，以提供类似纳米技术领域的完整评论。本文介绍了纳米技术和纳米材料的一些合成路线（如水热合成法和溶胶-凝胶合成法等）。制备金属氧化物纳米颗粒的方法。本文主要介绍了金属氧化物纳米粒子在生物医学、电阻开关、光伏等领域的应用。
2021-12-23 cond-mat.mtrl-sci
Identification of high-reliability regions of machine learning predictions in materials science using transparent conducting oxides and perovskites as examples
针对材料科学小数据集ML预测可靠性不明的问题，提出通过构建特征空间凸包识别高可靠性预测区域的方法，并发现仅用相似材料训练可提升预测准确性。
2023-04-05 cond-mat.mtrl-sci
The energetics of water on oxide surfaces by quantum Monte Carlo
密度泛函理论（DFT）在表面科学中得到了广泛的应用，但对氧化物表面过程的计算精度很差，而高水平的量子化学方法很难在不损失基组质量的情况下应用。我们认为，量子Monte Carlo技术可以克服这些困难，我们目前的扩散Monte Carlo结果的MgO（001）表面的形成能和H $_2$ O在这个表面上的吸附能，使用周期性板几何形状。计算结果与实验结果吻合较好。我们注意到其他氧化物表面的问题，这些技术可以立即取得进展。
2006-04-13 cond-mat.mtrl-sci
Electric Double Layer at the Metal-Oxide/Electrolyte Interface
本章综述金属氧化物/电解质界面质子双电层的物理化学，总结实验表征与基于密度泛函理论的原子模拟方法，并展望未来研究。
2022-03-10 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Many-Body Destabilization of Intermediate Oxygen-Hole States
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）；IBM Research（IBM研究部）
本文采用扩散量子蒙特卡罗方法研究层状Na₂₋ₓMn₃O₇中氧空穴态，发现杂化泛函对能量排序的预测失效，局域氧极化子为更低能态，该体系可作为氧空穴极化子的严格基准。
2026-08-17 cond-mat.mtrl-sci
Resonant tunneling in a quantum oxide superlattice
共振隧穿是一种量子力学过程，由于其有趣的物理基础和高速电子学的独特应用，长期以来一直吸引着科学和技术的关注。然而，表现出共振隧穿的材料系统在很大程度上仅限于传统的半导体，部分原因是它们具有优异的结晶质量。在这里，我们表明，一个故意设计的过渡金属氧化物超晶格具有明显的负微分电阻的共振隧穿行为。隧道发生通过原子级薄，镧δ-掺杂SrTiO 3层，和负微分电阻上实现的双极电阻开关通常观察到的钙钛矿氧化物结的顶部。这种结合过程导致高电阻状态和低电阻状态之间的电阻比非常大（~10^5）。在原子级薄的δ掺杂氧化物超晶格中发现的前所未有的大控制可以为新型氧化物基高频逻辑器件打开大门。
2015-06-24 cond-mat.mtrl-sci
Non-equilibrium Solute Capture in Passivating Oxide Films
本文通过实验和理论证明钝化氧化膜中可形成非平衡氧化物相，并提出基于移动氧化物/基底界面处溶质捕获的预测框架，揭示该机制在电化学及固-液、固-固化学反应中具有普遍性。
2018-02-21 cond-mat.mtrl-sci
Atomistic details of oxide surfaces and surface oxidation: the example of copper and its oxides
金属的氧化和腐蚀是材料科学和技术中的基本问题，已经使用各种各样的实验和计算技术对其进行了研究。在这里，我们回顾了最近的一些研究，这些研究使我们对氧化铜的原子水平理解取得了重大进展，氧化铜是研究最多和最好理解的金属氧化物之一。我们表明，一个很好的原子理解的物理特性的亚铜（Cu $_2$ O）和铜（CuO）的氧化物和它们的形成的一些关键过程已经获得。事实上，氧化物的生长已被证明是与表面外延的，并且在大多数情况下，通过形成氧化物纳米岛来进行，所述氧化物纳米岛在连续的氧气暴露下生长并最终聚结。我们还展示了如何电子结构计算已成为越来越有用的，在帮助crosslinked各种铜氧化物表面的结构和能量。然而，仍然存在一些挑战。例如，不清楚在什么条件下铜在空气中在室温下的氧化（称为自然氧化）仅导致氧化亚铜膜的形成，或者还导致铜覆盖层的形成。此外，氧化物岛的成核的原子细节仍然是未知的。我们关闭我们的审查与未来的工作的简要观点，并讨论如何在实验技术的最新进展，带来更大的时间和空间分辨率，随着准确性的改善，现实主义和时间尺度可实现的计算方法，使这些问题有可能在不久的将来得到回答。
2015-08-05 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial Films and Devices of Transparent Conducting Oxides: La:BaSnO$_3$
本文综述La掺杂锡酸钡（La:BaSnO₃）外延薄膜的材料科学与器件物理进展，讨论低缺陷合成、输运特性与能带结构关联、光学特性及场效应晶体管与二维电子气应用潜力。
2024-08-27 cond-mat.mtrl-sci
Multi-Lattice Kinetic Monte Carlo Simulations from First-Principles: Reduction of the Pd(100) Surface Oxide by CO
我们提出了一个多晶格动力学蒙特卡罗（kMC）方法，有效地描述了原子动力学的晶体表面的相称结构之间的形态转变。作为一个例子，我们研究了CO气氛中Pd（100）上$(\sqrt{5}\times \sqrt{5})R27^{\circ}$ PdO（101）覆盖层的还原。广泛的密度泛函理论计算用于建立氧化物还原过程的原子途径。基于该途径的第一原理多晶格kMC模拟完全再现了还原速率的实验温度依赖性[Fernandes等人，冲浪。Sci. 2014，621，31-39]，并强调了氧化物和金属域之间的边界所特有的基本过程的关键作用。
2015-01-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Calculation of the equilibrium composition of metallic and oxide melts during their interaction
在高温焊接和冶金过程中，金属和氧化物熔体之间的相互作用有时可以达到热力学平衡。平衡相组成的计算也是建立实际过程的端到端物理和化学模型的阶段之一（以及动力学分析）。发展高温过程的热力学模型在许多科学来源中有描述（1-18）。在建立实际焊接、堆焊和冶金过程的现象学模型时，也要考虑金属-炉渣熔体界面上氧化还原反应的热力学模式（19-30）。本文讨论了一个特定反应的平衡相组成的计算。本文提出的方法还考虑了在金属-氧化物熔体界面中形成平衡相组成的任何数量的化学反应之间的相互作用
2018-10-24 cond-mat.mtrl-sci
Effects of polarization on the band-structure of delafossite transparent conductive oxides
我们使用混合泛函和限制性自洽GW，准粒子能带结构的最先进的理论方法，研究铜铁矿Cu（Al，In）O $_2$，第一个p型和双极性透明导电氧化物的电子态。我们表明，自洽GW提供了显着更宽的带隙比所有其他方法使用到目前为止。考虑到GW方案中的极化子效应，我们得到了与实验非常一致的结果。此外，相对于Kohn-Sham频带的修改是强烈依赖于k的，这使得使用一个卷积算子的常见做法值得怀疑。最后，我们的研究结果支持这样的观点，即在光学实验中发现的低能量结构，最初归因于一个间接的过渡，是由于样品中的本征缺陷。
2010-07-29 cond-mat.mtrl-sci
Emergent properties hidden in plane view: Strong electronic correlations at oxide interfaces
在物质中发现新的集体电子态是凝聚态物理的基本目标之一。由过渡金属氧化物形成的原子级超晶格是新物理学特别有吸引力的狩猎场。在块状形式下，过渡金属氧化物表现出一系列显著的磁性，超导性和多铁性相，这些相具有极大的科学兴趣，并且可能能够提供创新的能源，安全，电子和医疗技术平台。在超晶格中，新的状态可能出现在不同材料相遇的界面处。在这里，我们用一些选定的例子说明了使过渡金属氧化物基异质结构成为新兴特性的吸引人的发现平台的基本特征，展示了电荷如何重新分布，磁性和轨道极化产生，铁电有序从由具有名义上矛盾行为的氧化物组分组成的异质结构中出现，目的是提供对氧化物界面处新行为的产生和控制的洞察，合适的机械、电学或光学边界条件和激励。
2014-08-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
The Pd(100)-(SQRT(5) x SQRT(5) R27^o)-O surface oxide revisited
结合高分辨率芯能级谱（HRCLS）、扫描隧道显微镜（STM）和密度泛函理论（DFT）计算，我们重新分析了Pd（100）-（SQRT（5）x SQRT（5）R27 ^o）-O表面氧化物相。我们发现，PdO（001）薄膜的普遍结构模型，一个褶皱的PdO（001）薄膜建议由以前的低能电子衍射（LEED）工作（M。Saidy等人，冲浪。Sci. 494，L799（2001））与所有三种采用的方法都不相容。相反，我们建议二维薄膜由Pd（100）顶部的应变PdO（101）层组成。LEED强度计算表明，该模型与Saidy等人的实验数据是相容的。
2003-04-04 cond-mat.mtrl-sci
Designing spin and orbital sources of Berry curvature at oxide interfaces
本文报告了首个同时具有自旋和轨道来源Berry曲率的材料系统，即沿[111]方向生长的LaAlO$_3$/SrTiO$_3$界面，通过反常平面霍尔效应和非线性霍尔效应独立探测了这两种BC源，为在单一材料中结合自旋电子学和光电电子学功能提供了可能。
2023-02-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Limitations of the DFT-1/2 method for covalent semiconductors and transition-metal oxides
密度泛函理论中的DFT-1/2方法[L. G. Ferreira等人，Phys.Rev.B78，125116（2008）]旨在以半局部计算的计算成本提供精确的带隙。该方法已在大量情况下显示出前景，然而，最近已指出其在如何将其应用于共价半导体方面的一些限制或模糊性[K. H. Xue等人，Comput. Mater. Science 153，493（2018）]。在这项工作中，我们详细研究了DFT-1/2方法的一些问题，重点是两类材料：共价键合的半导体和过渡金属氧化物。我们认为，在应用DFT-1/2对这些材料的谨慎，并得到一个改善的带隙的条件是在价带最大值和导带最小值的轨道的空间分离。
2019-01-15 cond-mat.mtrl-sci
2D surprises at the surface of 3D materials: confined electron systems in transition metal oxides
本文综述了过渡金属氧化物（TMOs）裸表面受限电子系统的研究进展。这个科学领域是二维物理学和基于光电发射的光谱技术共同建立故事发展的领域的一个主要例子。在过渡金属氧化物界面处发现高迁移率二维电子系统（2DES）引起了巨大的科学兴趣，这是由于在新兴的氧化物电子学领域中开辟了新的机会。随后的范式转变，从界面到TMO的裸露表面的限制电子系统访问的表面敏感的光谱技术，这个新时代是本文章的重点。我们描述了如何通过角分辨光电子能谱（ARPES）的结果建立的限制电子载流子在SrTiO $_{3}$（100）的裸露表面的存在，表现出复杂的物理现象，如轨道有序，电子-声子相互作用和自旋分裂。2DES生成背后的关键因素是氧空位。此外，我们审查的实验证据上产生的2DES的表面上具有不同的取向，以及在不同的TMO基板。受限电子系统的电子结构响应于这种变化，从而提供了设计其性质的外部手段。最后，我们确定了新的方向，为未来的研究，通过引入一个设备友好的制造协议的生成2DES TMO表面。
2016-10-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Accurate X-Ray Absorption Predictions for Transition Metal Oxides: An Advanced Self-Consistent-Field Approach Inspired by Many-Body Perturbation Theory
约束占据自洽场（$Δ$ SCF）方法和多体微扰理论（MBPT）是从第一性原理获得电子激发的两种方法。使用这两种不同的方法，我们研究了O $1s$核心激发，这对于表征过渡金属氧化物和发展强相关理论变得越来越重要。有趣的是，我们发现，$Δ$ SCF的方法，在其目前的单粒子形式，系统地低估了所选氧化物的前边缘强度，尽管它在弱相关系统的成功。相比之下，MBPT中的Bethe-Salpeter方程预测的线形要好得多。这启发我们重新审视X射线激发的多电子动力学。我们发现，单粒子$Δ$ SCF方法可以通过显式计算多体跃迁振幅进行校正，产生与实验非常吻合的X射线谱。我们的研究为物理学和材料科学在Bethe-Salpether方程之外准确预测X射线近边缘光谱指纹铺平了道路。
2016-09-30 cond-mat.mtrl-sci
Visualizing quantum phenomena at complex oxide interfaces: an atomic view from scanning transmission electron microscopy
复杂氧化物界面是凝聚态物理和材料科学的研究热点之一。在过去的十年中，像差校正扫描透射电子显微镜和光谱学已被证明是非常宝贵的可视化和理解新兴的量子现象在接口。本文综述了近年来电子显微镜在界面探测方面的研究进展。具体来说，我们讨论了几个重要的挑战，电子显微镜，以提高我们对界面现象的理解，从变温，磁性，电子能量损失谱分析，电子对称性和缺陷探测的角度。
2021-04-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Electroluminescence from isolated defects in zinc oxide, towards electrically triggered single photon sources at room temperature
单光子源在量子信息科学、量子密码学和量子通信中有着广泛的应用。然而，到目前为止，大多数室温发射器仅被光学激发，这限制了它们适当地集成到可扩展的设备中。在这项工作中，我们克服了这一限制，并提出了室温下电触发发光从局部缺陷的氧化锌（ZnO）纳米粒子和薄膜。该器件在红色光谱范围内发射，并表现出优异的整流行为。发射在长时间内是稳定的，这为实际设备提供了重要的先决条件。我们的研究结果开辟了可能性，建立新的ZnO基量子集成器件，将固态单光子源的量子信息技术。
2015-02-12 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Standardization of chemically selective atomic force microscopy for metal-oxide surfaces
针对金属氧化物表面元素鉴别和缺陷表征依赖间接假设的问题，本研究提出采用O端接铜针尖的非接触原子力显微镜方法，实现清晰元素对比度成像，为复杂金属氧化物表面直接结构表征提供标准化方案。
2024-02-16 cond-mat.mtrl-sci
Quantum confinement in perovskite oxide heterostructures: tight binding instead of nearly free electron picture
最近，在SrVO $_3$薄膜中实验观察到了$d$电子的轨道选择性量子阱态[K.吉松等例如，Science 333，319（2011）]和SrTiO $_3$表面[A. F.桑坦德-西罗公司例如，Nature 469，189（2011）]。目前，人们试图用近自由电子（NFE）模型来解释这些实验，这是一种广泛用于半导体异质结构和简单金属膜中离域电子的方法。我们表明，紧束缚（TB）模型更适合于描述更多本地化的$d$电子的异质结构。在本文中，我们从第一原理构建简单的TB模型的钙钛矿氧化物异质结构和表面。我们表明，TB模型提供了一个简单直观的物理图像和产量，已经只有两个参数，定量更可靠的结果，与实验一致。
2013-08-12 cond-mat.mes-hall 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
Quantum many-body interactions in digital oxide superlattices
控制界面的电子性质具有巨大的科学和技术意义，并且最近已经从半导体扩展到复合氧化物，复合氧化物具有母体材料中不存在的涌现基态。这些氧化物界面提供了一个全新的机会，取代传统的带隙工程，可以通过工程量子多体相互作用来优化电子和磁性。我们利用集成氧化物分子束外延和角分辨光电子能谱系统合成并研究了莫特绝缘体LaMnO 3和能带绝缘体SrMnO 3超晶格的电子结构。通过数字化改变（LaMnO 3）2 n/（SrMnO 3）n超晶格中的原子层精度的界面之间的分离，我们证明了量子多体相互作用的增强，驱动电子状态从铁磁极化金属的赝隙绝缘基态。这项工作展示了如何在相关的氧化物界面上设计多体相互作用，这是在新型电子产品中利用这种效应的重要先决条件。
2013-07-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Validation of Quantum Computing for Transition Metal Oxide-based Automotive Catalysis
General Motors Company（通用汽车公司）
本研究通过量子计算方法验证了过渡金属氧化物在汽车催化中的应用，评估了大规模量子模拟所需的资源，并探讨了影响量子模拟精度的关键因素。
2025-12-25 cond-mat.mtrl-sci cs.ET physics.chem-ph
Density fitting in periodic systems: application to TDHF in diamond and oxides
描述了一种基于Ewald势的两中心和三中心矩阵元计算Bloch函数上的库仑矩阵元的鲁棒密度拟合方法，并在激子码的高斯轨道基上实现。该方法进行了测试，通过比较库仑和交换能量密度拟合相应的能量SCF HF计算金刚石，氧化镁和散装氖。从强大的方法的密度拟合系数进行比较，从变分法适用于散装Ne的波函数轨道产品的系数。采用密度拟合的四中心库仑矩阵元对金刚石、氧化镁、金红石和金红石多型钛白进行了含时Hartree-Fock（TDHF）计算。相对于占据态均匀向下移动虚态，并将TDHF哈密顿量中的电子-空穴吸引项缩放0.4，这与实验和/或Bethe-Salpeter方程计算结果吻合得很好。这种方法反映了类似的“剪刀”的调整占用和虚拟的状态和引入一个缩放的电子空穴吸引力项在一些时间依赖DFT计算。
2020-05-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Quantum transport evidence of Weyl fermions in an epitaxial ferromagnetic oxide
磁外尔费米子，发生在磁铁，有新的输运现象有关的外尔节点对，他们是，科学和技术的利益，在高性能电子学，自旋电子学和量子计算的潜力。虽然磁性外尔费米子已经被预测存在于各种氧化物中，但它们存在于氧化物材料中的证据仍然难以捉摸。SrRuO 3是一种4d铁磁金属，常用作氧化物异质结构中的外延导电层，为寻找磁性Weyl费米子的存在提供了一个很有希望的机会。由机器学习技术驱动的先进氧化物薄膜制备技术可以允许访问这种拓扑物质。在这里，我们显示了直接量子传输的证据磁性外尔费米子在外延铁磁氧化物SrRuO 3：不饱和线性正磁阻（MR）、手征异常引起的负MR、沿回旋加速器轨道积累的Pi Berry相位，轻回旋质量和约10000 cm 2/Vs的高量子迁移率。我们采用机器学习辅助分子束外延（MBE）合成SrRuO 3薄膜，其质量足够高以探测其本征量子输运性质。我们还阐明了磁性Weyl费米子输运的无序依赖性，并给出了一个全新的Weyl输运图，为研究拓扑非平凡输运现象提供了一个明确的指导.我们的研究结果确立了SrRuO_3作为磁性Weyl半金属和拓扑氧化物电子学作为一个新的研究领域。
2020-07-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Interface engineering of quantum Hall effects in digital transition metal oxide heterostructures
拓扑绝缘体的特征在于由自旋轨道耦合驱动的非平凡能带拓扑。要充分探索拓扑绝缘体的基础科学和应用，物质实现是必不可少的。在这里，我们预测，紧束缚模型和第一性原理计算的基础上，沿[111]晶轴生长的钙钛矿型过渡金属氧化物双层是二维拓扑绝缘体的潜在候选者。这些材料的拓扑能带结构可以通过改变掺杂剂离子、衬底和外部栅极电压来微调。我们预测LaAuO $_3$双层膜具有约0.15 eV的拓扑非平凡能隙，这足以在室温下实现量子自旋霍尔效应。有趣的现象，如分数量子霍尔效应，与近平坦的拓扑非平凡带发现在$e_g$系统进行了讨论。
2011-12-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Electron effective mass in Sn-doped monoclinic single crystal $β$-gallium oxide determined by mid-infrared optical Hall effect
利用中红外光学霍尔效应，结合（$010$）和（$\bar{2}01$）表面切口的研究，实验确定了掺Sn单斜单晶$β$-Ga $_2$ O $_3$中各向同性平均导带最小电子有效质量为$(0.284\pm0.013)m_{0}$.该结果落在通过对未掺杂的$β$ $_2$ O $_3$的理论计算预测的值的宽范围内。该结果也与最近使用Gaussian-attenuation-Perdue-Burke-Ernzerhof混合密度泛函进行的密度泛函计算相当，后者预测了$0.267m_{0}$的平均有效质量（arXiv：1704.06711 [cond-mat.mtrl-sci]）。在我们的不确定性范围内，我们检测到没有各向异性的电子有效质量，这是与大多数以前的理论计算。我们讨论了上限可能的各向异性的电子有效质量参数从我们的实验不确定性的限制，我们比较我们的研究结果与最近的理论结果。
2017-10-27 cond-mat.mtrl-sci
Advancing from phenomenological to predictive theory of ferroelectric oxide solution properties through consideration of domain walls
从组成预测材料的性能是材料科学的一个基本目标，可以极大地促进功能材料的发展。它特别适用于铁电钙钛矿固溶体，其中组成变化是材料设计的主要工具。为了超越常用的Landau-Ginzburg-Devonshire和密度泛函理论方法，尽管他们的权力是不可预测的，我们阐明了关键的相互作用，管理铁电体使用5原子散装单位电池和非基态缺陷样铁电畴壁尽可能简单，但不是更简单的模型系统。我们还开发了一个理论，在几个不同的长度尺度，铁电，反铁电和铁电相稳定性和关键的转变温度，矫顽场和极化性质的组合物的预测提供了一个统一的框架。阐明的物理意义的关系，使有前途的压电和介电材料的快速识别。
2021-04-25 cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure, charge transfer, and intrinsic luminescence of gadolinium oxide nanoparticles: Experiment and theory
采用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线光电子能谱学（XPS）和光致发光（PL）光谱等多种材料科学技术，研究了Gd_2 O_3的立方晶型（c）和单斜晶型（m）。还对所研究的样品进行了基于密度泛函理论（DFT）的计算。立方相的氧化钆（c-Gd 2 O3）使用沉淀法合成具有良好定义的边缘组装从初级纳米粒子的平均尺寸为50 nm的类球形纳米团簇，而单斜相的氧化钆（m-Gd 2 O3）使用爆炸热解沉积相比，天然钆具有更致密的结构。该相还具有由三维复杂团聚体组成的结构，该三维复杂团聚体没有清晰边缘的边界，其尺寸为约21 nm加上仅2at. %由尺寸约15 nm的初级边缘边界纳米颗粒组成。这些原子特征在电子结构中表现为不同的缺陷（[Gd... O-OH]和[Gd. O-O]），并且在价带结构中Gd 5 p- O 2s类核能级中，不同电子态对电荷转移过程的贡献不同，贡献不明确. [Gd]的起源XPS发现的O-OH]缺陷得到PL分析的很好支持。基于联合OKT-van der Laan模型，用密度泛函理论计算了合成的氧化钆的电子结构和原子结构，并进行了比较和讨论，结果表明，计算结果与理论计算结果吻合较好.
2017-12-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
ZnO-based Semiconductors and Structures for Transistors, Optoelectronic Devices and Sustainable Electronics
本文综述了ZnO基半导体的关键性质、沉积方法及其在薄膜晶体管、光电器件和可持续电子中的广泛应用前景。
2024-11-20 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Can it be detected? A computational protocol for evaluating MOF-metal oxide chemiresistive sensors for early disease detection
本研究提出一种高通量计算方案，结合团簇结构弛豫、结合能与Wasserstein距离态密度分析，评估MOF-金属氧化物传感器的疾病相关呼出气组分传感能力，经NM125-TiO2验证与实验一致，为预防医学领域的传感器研发提供新工具。
2024-06-18 cond-mat.mtrl-sci
Surface-charge-mediated Formation of H-TiO2@Ni(OH)2 Heterostructures for High-Performance Supercapcitors
超级电容器或超级电容器由于其高功率密度、高充放电速率和长循环寿命性能而有希望用于高效能量存储应用。为了实现这一目标，在用于高性能超级电容器的材料的设计和制备中，通常需要大的比表面积、高的电子电导率和快速的阳离子嵌入-脱嵌过程。近年来，具有多功能性的核-壳异质结构被认为是超级电容器或超级电容器应用的有前途的材料之一。特别是，一维（1D）核-壳异质结构由于其高度的多功能性和适用性，在纳米级电子学，催化，化学传感和能量转换存储设备中的重要组成部分，引发了极大的科学和技术兴趣。迄今为止，已经研究了各种金属金属氧化物、金属金属、金属氧化物、金属氧化物和金属氧化物导电聚合物。过渡金属氢氧化物Co_3O_4、Co（OH）_2、MnO_2、Mn（OH）_2、NiO、Ni（OH）_2及其通过表面法拉第（氧化还原）反应储能的化合物通常与导电支架结合形成核壳结构。深入的研究表明，过渡金属氢氧化物的活性表面积的增大能够促进表面氧化还原反应并增强电化学性能。因此，具有高表面积的分级多孔结构的可控合成对于能量存储至关重要。
2019-10-09 cond-mat.mtrl-sci
Oxide-mediated self-limiting recovery of field effect mobility in plasma-treated MoS$_2$
二维纳米材料的电子性质的精确可调性是当前材料科学这一领域研究的关键目标。层状过渡金属二硫属化物的化学改性导致这些材料的低维变体的异质结构的产生。特别地，含氧等离子体处理对二硫化钼（MoS $_2$）的影响长期以来被认为对材料的电性能有害。在这里，我们表明，流动性和导电性的MoS $_2$可以精确地控制和改善系统暴露于氧：氩等离子体，并利用先进的光谱学和显微镜检查的材料。通过证实电导率增强的补充理论模型，我们揭示了二维三氧化钼相（2D-MoO $_3$）在改善材料电子行为方面的作用。推导的有益作用的钼$_3$将有助于打开领域的新方法，就可调谐性的二维半导体的低维氧化物在纳米改性的异质结构。
2017-06-26 cond-mat.mtrl-sci
Crystal Structure and Magnetism of Actinide Oxides: A Review
本文综述二元锕系氧化物的合成、晶体结构与磁性研究现状，指出5f电子基态认识的关键空白及未来实验方向。
2024-03-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Honeycomb Layered Oxides: Structure, Energy Storage, Transport, Topology and Relevant Insights
纳米技术的出现推动了具有恒星化学和物理功能的纳米结构材料的发现和开发，以解决能源，环境，电信和医疗保健中的问题。在这种探索中，一类由碱金属或钴金属原子夹在仅由过渡金属和硫族元素（或磷族元素）原子以蜂窝方式排列的板之间组成的二维层状材料已经出现，作为表现出令人着迷的丰富晶体化学、高压电化学、快速阳离子扩散的材料，此外还表现出各种奇异的电磁和拓扑现象。目前，作为高电压材料，这类蜂窝状层状氧化物在能量存储中具有利基应用，是纳米材料无数能力的理想教学范例，在材料科学、固态化学、电化学和凝聚态物理等多个领域引起了极大的兴趣。在这篇综述中，我们描述了蜂窝层状氧化物的相关化学和物理，并讨论了它们的功能可调电化学，超快离子导电，电磁学和拓扑结构。此外，我们阐明了未开发的，但非常有前途的晶体化学空间，同时概述了有效的方法来识别该组成空间内的区域，特别是在有趣的电磁和拓扑性质可能潜伏在上述碱金属和硬币金属蜂窝状层状氧化物结构。最后，我们指出未来可能的研究方向，特别是在密切相关的蜂窝状层状氧化物材料的Kitaev-海森堡-Dzyaloshinskiiii-Moriya相互作用与单晶和Floquet理论的前瞻性实现。
2020-12-19 cond-mat.mtrl-sci
Optical and Luminescence Properties of Zinc Oxide
我们概括和系统化的基本实验数据的光学和发光性能的氧化锌单晶，薄膜，粉末，陶瓷和纳米晶体。我们考虑和研究的机制，两个主要的发射带发生，一个短波长带附近的基本吸收边和一个广泛的长波长带，其中最大的通常位于绿色光谱范围。我们确定了两个发光带之间的关系，并详细研究了通过改变短波长带的最大值位置来控制ZnO特性的可能性。结果表明，ZnO的光学和发光特性在很大程度上取决于相应杂质的选择以及样品的合成和后续处理的参数。展望了氧化锌作为闪烁体材料的应用前景。此外，我们认为实验结果是主要的兴趣实践。
2012-03-20 cond-mat.mtrl-sci nucl-ex physics.ins-det
Length-scales of interfacial coupling between metal-insulator phases in oxides
控制过渡金属氧化物中的相变仍然是技术和基础科学相关性的中心特征。一个众所周知的例子是金属-绝缘体转变，它已被证明是高度可控的，而这种现象的一个不太好理解的方面是长度尺度，在该尺度上可以建立相。为了进一步了解这个问题，我们已经通过制造由SmNiO $_{3}$和NdNiO $_{3}$组成的外延超晶格，在不同温度下经历金属到绝缘体转变的两种材料，原子工程人工相分离系统。通过结合先进的实验技术和理论建模，我们证明了金属-绝缘体转变的长度尺度是由金属和绝缘体之间的畴壁的能量成本和体能量学的平衡控制的。值得注意的是，我们表明，这种效应的长度尺度超过了结构基序的物理耦合，为界面工程性质引入了一种新的范例，这种范例在批量中不可用
2019-10-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Interfacial Multiferroics of TiO2/PbTiO3 Heterostructure Driven by Ferroelectric Polarization Discontinuity
当两种不同的氧化物材料结合在一起形成界面时，就会出现新的现象。例如，在LaAlO_3/SrTiO_3界面处，形成二维导电态以避免极性不连续，并且在该界面处发现磁性。在这项工作中，我们提出了一种新型的界面之间的两个非极性和非极性的氧化物，可以主机的导电状态与磁性，它是铁电极化不连续性，而不是极性不连续性，导致电荷转移，形成界面导电或磁性状态。作为一个具体的例子，我们用第一性原理计算研究了铁电钙钛矿氧化物PbTiO 3和非铁电极化氧化物TiO 2构成的异质结构。我们发现，电荷转移到界面层形成的界面导电状态与铁磁有序，可以持续到室温。特别是体铁电极化与界面铁磁性之间的强耦合代表了一种新型的磁电效应，为探索有趣的界面多铁性提供了理想的平台。这里的发现不仅对基础科学很重要，而且对纳米电子学和自旋电子学的有前途的应用也很重要。
2017-02-22 cond-mat.mtrl-sci
Deep Spin Defects in Zinc Oxide for High-Fidelity Single-Shot Readout
University of Wisconsin-Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）；Sungkyunkwan University（成均馆大学）；Ajou University（亚洲大学）；University of California, Santa Cruz（加州大学圣克鲁兹分校）；University of Washington（华盛顿大学）
本研究通过第一性原理计算预测了锌氧化物中钼空位复合物Mo_Zn-V_O作为光学可调制自旋量子比特的特性，包括自旋三重态基态、可见光范围高量子产率的光学跃迁以及极小的黄-罗斯因子，同时发现考虑核自旋和杂质自旋浴时的长自旋相干时间，为氧化物基量子技术的发展提供了新路径。
2026-05-19 cond-mat.mtrl-sci
Thermal interface conductance between aluminum and aluminum oxide: A rigorous test of atomistic level theories
我们报告了有史以来第一次准确的理论预测的任何材料界面的热导率。Al-蓝宝石（α-Al 2 O3）界面沿（111）Al晶向的界面热导||（0001）Al_2O_3在50-500 K温度范围内的计算采用两种根本不同的方法：界面电导模态分析（ICMA）和原子格林函数（AGF）。虽然AGF overpredicts界面电导，无论是定量和定性预测的ICMA是例外的时域热反射（TDTR）的实验数据相比。ICMA结果的平均误差小于5%。我们认为，准确的理论预测ICMA可以归功于一个更基本的处理界面热通量的声子气体模型（PGM）和列入非谐全阶。ICMA还给出了本征模式水平的细节，揭示了纳米级的热传输的图片：超过90%的电导是由部分扩展模式的Al和Al 2 O3之间的互相关（相互作用），其余的归因于界面模式。这是燃烧传热研究的一个重要里程碑，使材料科学家能够合理设计推进剂结构，以服务于长距离推进任务。
2018-07-17 cond-mat.mtrl-sci
Aligned metal oxide nanotube arrays: key-aspects of anodic TiO2 nanotube formation and properties
在过去的十年里，自对准TiO2纳米管吸引了巨大的科学和技术的兴趣，由于其预期的影响，能源转换，环境修复和生物相容性。在本手稿中，我们审查的基本原则，支配阳极二氧化钛纳米管的自组织启动。我们从一个基本问题开始：为什么会发生自组织？我们说明了固有的关键机制方面，导致管生长在各种不同的形态，如波纹壁管，光滑管，堆栈和竹型管，重要的是双壁TiO 2纳米管与单壁管的形成，以及它们的物理和化学性质的巨大差异。我们展示了如何双壁和单壁管层可以从金属基材上分离，并利用强大的自立膜的制备。最后，我们展示了如何通过选择正确的生长方法来显著改善TiO 2纳米管的特定功能特性，例如，可以实现增强的电子迁移率、本征掺杂、或在极高温度下结晶成纯SiO2。这反过来又可以在广泛的应用中构建基于阳极TiO 2的高性能器件。
2016-10-14 cond-mat.mtrl-sci
Correlation-driven eightfold magnetic anisotropy in a two-dimensional oxide monolayer
二维系统中的工程磁各向异性具有巨大的科学和技术意义。二维磁体普遍表现出的单轴各向异性只有两个稳定的自旋方向，需要在状态之间进行180度的自旋切换。通过在（SrRuO3）1/（SrTiO3）N超晶格中诱导自旋重取向，我们发现了磁性SrRuO3单层膜的八重各向异性，其中Ru自旋的易磁化轴由单轴方向（N = 1和2）转变为八重方向（N = 3，4，5）.<001><111>这种八重各向异性使71和109度的自旋开关SrRuO3单层，类似于71和109度的铁电BiFeO3极化开关。第一性原理计算表明，增加SrTiO 3层的厚度诱导紧急相关驱动的轨道有序，调谐自旋轨道相互作用和重新定向的SrRuO 3单层易轴。我们的工作表明，可以利用相关效应来大幅改变自旋轨道相互作用，稳定二维磁体中前所未有的特性，并为低功耗，多态器件应用开辟丰富的机会。
2020-04-23 cond-mat.mtrl-sci
Fuzzy Neural Network Performance and Interpretability of Quantum Wavefunction Probability Predictions
Brazilian Nanotechnology National Laboratory (LNNano/CNPEM)（巴西国家纳米技术实验室）；Ilum School of Science, Brazilian Center for Research in Energy and Materials（Ilum科学学院，巴西能源与材料研究中心）；Multidisciplinary Department, Federal University of São Paulo（圣保罗联邦大学多学科系）
本研究比较了ANN和ANFIS在H₂⁺量子波函数概率预测中的表现，发现ANN精度更高但参数多50倍以上，而ANFIS以极少参数提供可解释的物理洞察，主张在量子模拟中采用混合方法平衡精度与可解释性。
2025-11-07 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
pH-Sensitive Ultra-thin Oxide-Liquid Metal System: Understanding the Fundamental Sensing Mechanism
本文研究液态金属GaInSn悬滴的超Nernstian pH响应，揭示超薄Ga2O3界面热力学驱动的离子交换机制，并通过引入离子交换因子推导统一Nernst方程，为二维氧化物电化学传感器提供新理论基础。
2024-09-04 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
