High-entropy oxides (HEOs) offer a unique platform for exploring the thermodynamic interaction between configurational entropy and enthalpy in stabilizing complex solid solutions. In this study, a series of rock-salt structured oxides with varying configurational entropy, ranging from binary to multi-cation systems, to elucidate the competing roles of enthalpy and entropy in phase stabilization is investigated. Compositions including (Ni$_{0.8}$Cu$_{0.2}$)O to(NiCuZnCoMg)$_{0.9}$A$_{0.1}$O (A = Li, Na, K) were synthesized and their stuctural, microstructural and thermal properties have been discussed. X-ray diffraction combined with thermal cycling confirms that even a medium configurational entropy ($\sim$ 0.95R) can induce single-phase behavior stabilized by configurational entropy ($ΔS_{conf}$), challenging the traditional threshold of $1.5\,R$. High-resolution TEM and EDS mapping reveal nanocrytalline features and homogeneous elemental distribution respectively, while XPS analysis confirms divalent oxidation states. A strong coupling between high configurational entropy with thermal conductivity ($κ$) has been observed. First, a sharp decrease in $κ$ with increasing $ΔS_{conf}$ is seen and then decomposed samples (while cooling) show high $κ$, demonstrating the role of $ΔS_{conf}$ on $κ$. Furthermore, Li-doped compositions exhibit improved thermoelectric performance, with a maximum figure of merit ($zT$) of $\sim$0.15 at 1173K\, driven by low thermal conductivity and favorable carrier transport. The results highlight that configurational entropy, even at intermediate values, plays a significant role in stabilizing disordered single-phase oxides and tailoring phonon transport.
Rock-salt SnS and SnSe: Native Topological Crystalline Insulators
与时间反演拓扑绝缘体不同,最近发现的拓扑晶体绝缘体(TCI)中具有狄拉克锥色散的表面金属态受到晶体对称性的保护。到目前为止,已经在SnTe和相关合金Pb $_{1-x}$ Sn $_{x}$ Se/Te中观察到TCI行为,其包含具有大自旋轨道耦合(SOC)的重元素。在这里,通过结合第一性原理和{ \it ab initio}紧束缚计算,我们报告的TCI在相对较轻的岩盐SnS和SnSe的形成。该TCI的特征在于在高对称性(001)、(110)和(111)表面处的偶数个狄拉克锥,这些表面受到关于($\bar{1}$ 10)镜面的反射对称性的保护。我们发现SnS和SnSe都具有本征反转的能带结构,并且SOC仅是打开体带隙所必需的。体积膨胀后的体带隙演化揭示了从环境压力TCI到拓扑平凡绝缘体的拓扑转变。我们的研究结果表明,SOC单独是不足以驱动的拓扑结构的转变。
Moire based strain analysis in wurtzite GaAs -- rock-salt (Pb,Sn)Te core-shell nanowires grown by molecular beam epitaxy
Institute of Physics, Polish Academy of Sciences(波兰科学院物理研究所);Faculty of Physics, University of Warsaw(华沙大学物理学院);Ensemble3 Centre of Excellence(Ensemble3卓越中心);International Research Center MagTop, Institute of Physics, Polish Academy of Sciences(波兰科学院物理研究所国际研究中心MagTop)
Chemical transformation of MgH2/V2O5 composite to Mg-V-O rock salt and its influence on the electrochemical Li conversion and hydrogen storage characteristics of MgH2
University of Aveiro(阿威罗大学);LASI - Intelligent Systems Associate Laboratory(智能系统联合实验室);International Iberian Nanotechnology Laboratory (INL)(伊比利亚纳米技术国际实验室)
Tunneling Magnetoresistance and Spin-Dependent Diode Performance in Fully Epitaxial Magnetic Tunnel Junctions with Rock-salt Type ZnO/MgO
我们制备了具有双层隧道势垒的完全外延Fe/ZnO/MgO/Fe磁性隧道结(MTJ),其中ZnO具有亚稳态岩盐晶体结构。我们观察到一个高的磁阻比高达96%,在室温下(RT),并发现这些MTJ具有不对称的电流-电压特性,其整流性能在很大程度上取决于铁电极的磁化取向。二极管的责任在零偏置电压($β_{0}$),这是一个重要的性能指标收获应用,观察到高达1.3 A/W在RT的反平行排列的磁化,同时保持相当低的电阻面积(RA)的产品(几十k ${Ωμ}$ m $^2$)。即使具有相同的顶部和底部电极(Fe),所获得的$β_{0}$值也与由具有多晶相异电极的非晶双层隧道势垒组成的所报道的高性能隧道二极管的值相当。这强烈地表明,外延ZnO/MgO双层隧道势垒是有效的增强$β_{0}$,而没有显着增加的RA。此外,我们证明了零偏置异常的隧道电导,这源于磁振子激发在Fe/势垒界面,起着至关重要的作用,在观察到的自旋相关二极管的性能。结果表明,具有双层隧道势垒的全外延MTJ是建立高性能高频整流系统的有希望的候选者。
Long Range Antiferromagnetic Ordering in the S = 1/2 Ordered Rock Salt Oxide, Li5OsO6: Comparison with the Isoelectronicand Isostructural Spin Glass, Li4MgReO6
Observation of square-like moire lattice and quasicrystalline order in twisted rock-salt nitrides
Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics and Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences(中国科学院物理研究所北京凝聚态物理国家实验室);Department of Physics & Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering, University of Chinese Academy of Sciences(中国科学院大学物理科学与光电技术学院材料科学与光学电子工程中心);School of information Science and Engineering, Shandong Agricultural University(山东农业大学信息科学与工程学院);Department of Physics, Southern University of Science and Technology(南方科技大学物理系)
Large Scale Structure Prediction of Near-Stoichiometric Magnesium Oxide Based on a Machine-Learned Interatomic Potential: Novel Crystalline Phases and Oxygen-Vacancy Ordering
利用快速准确的神经网络势,我们能够用最小跳跃方法系统地探索大块氧化镁的大晶胞的能量景观。该潜力的训练重点是近化学计量组成,特别是低氧化物,即,Mg $_x$ O $_{1-x}$与$0.50<x<0.60$。我们广泛的探索表明,对于散装化学计量的化合物,有几个新的低能量岩盐状结构,其中Mg原子是八面体六配位的,并形成具有不同堆叠顺序的三角棱柱图案。此外,对于$x$的每种组成,我们发现了Mg $_x$ O $_{1-x}$的新型非化学计量晶相的密集光谱。这些结构大多类似于具有八面体配位和五配位Mg原子的岩盐结构。由于去除了一个氧原子,能量景观变得更像玻璃,具有氧空位型结构,它们在能量上彼此非常接近。对于相同数量的镁和氧原子,如果空位沿着线或平面排列,则我们的缺氧结构的能量低于具有随机分布的氧空位的岩盐结构。我们还发现了假定的全球最低配置的非化学计量的低氧化物结构的每个组合物。这些结构主要由岩盐结构的(111)板片组成,其在顶部和底部用Mg原子终止,并且沿着$z$方向以不同的顺序堆叠。与其他Magnéli型相一样,这些结构具有与其化学计量对应物显著不同的性质,例如低晶格热导率和高电导率。
Fast recovery of ion-irradiation-induced defects in Ge2Sb2Te5 thin films at room temperature
相变材料通过在非晶态和晶态之间提供可逆的、可重复的和快速的切换,伴随着电学和光学性质的大变化,服务于从非易失性电子存储器到光学数据存储的广泛应用领域。在这里,我们演示了如何离子辐照可以用来定制的初始结晶Ge 2Sb 2 Te 5(GST)薄膜通过故意创建晶格缺陷的障碍。我们发现,室温下连续Ar离子辐照GST薄膜,当n_dpa超过0.6(岩盐GST)和3(六方GST)时,GST完全非晶化。虽然从岩盐到无定形GST的过渡是由通过晶格缺陷的积累的渐进非晶化引起的,但在离子辐照后,在六方GST中发生了几个过渡。在六方GST中,点缺陷和小缺陷簇的产生导致驱动电子金属-绝缘体转变的本征空位层(范德华能隙)的无序。无序度的增加会导致六方晶向岩盐晶的结构转变,进而导致非晶化。此外,我们观察到不同的退火行为的缺陷岩盐和六角GST。与岩盐GST相比,六方GST中更高的非晶化阈值是由增加的缺陷退火速率引起的,即,对离子束引起的无序具有更高的抵抗力。此外,我们观察到,在GST中的缺陷的恢复是在室温下的秒或更短的时间尺度上。
Improper Ferroelectricity and Piezoelectric Responses in Rhombohedral ($A$,$A^{\prime}$)$B_2$O$_6$ Perovskite Oxides
随着各种行业所需工作范围的增加,对高温电子材料的需求不断增加。在这里,我们设计了$(A,A^\prime)B_2$ O $_6$钙钛矿氧化物与[111]"岩盐”$A$ -位阳离子顺序,并预测它们是潜在的高温压电材料。通过选择具有仅异相$B$ O $_6$旋转趋势的块状钙钛矿,我们避免了可能的交错铁电到顺电相变,同时还保留了铁电和压电所需的非中心对称晶体结构。使用密度泛函理论计算,我们表明,(La,Pr)Al $_2$ O $_6$和(Ce,Pr)Al $_2$ O $_6$显示在其极性基态结构的自发极化,我们还计算了每个阶段的介电常数和压电常数。此外,我们预测的临界相变温度为每种材料的第一性原理证明,压电响应,这是传统的无铅压电,应坚持高温。这些特征使得岩盐$A$位有序铝酸盐成为高温传感器、致动器或其他电子器件的候选者。
First principles soft mode lattice dynamics of PbZr$_{0.5}$Ti$_{0.5}$O$_3$ and shortcomings of the virtual crystal approximation
比较研究了PbTiO $_3$、PbZrO $_3$和固溶体PbZr $_{0.5}$ Ti $_{0.5}$ O $_3$在第一布里渊区内的软模晶格动力学。我们考虑了PbZr $_{0.5}$ Ti $_{0.5}$ O $_3$在2 $\times$ 2 $\times$ 2原始钙钛矿超晶胞中的六个独特的B位有序以及虚晶近似(VCA),利用密度泛函微扰理论提取了高对称性的声子色散关系.我们发现,最不稳定的模式在岩盐有序结构和VCA,像纯PbZrO $_3$,是反铁电畸变(AFD),而较低的对称安排占主导地位的$Γ$ -点铁电(FE)不稳定性像纯PbTiO $_3$。尽管岩盐有序超晶胞和VCA的声子色散关系相似,但在高对称点处的模式特征是不同的。具体而言,a $^{0}$ a $^{0}$ c $^{-}$和a $^{0}$ a $^{0}$ c $^{+}$岩盐有序的AFD不稳定性被替换为$^{-}$ THAMR b $^{-}$ c $^{-}$ & a $^{+}$ b $^{+}$ c VCA内的$^{+}$不稳定性。这样的旋转模式在任何基于超胞的计算中都看不到,因此作为该方法无法准确表示局部结构畸变的定量示例。发现单模具有双阶参数。在区中心,一些安排显示混合FE和反极性软模式(由于铅运动transverse极轴),并在长波长的所有安排有一个混合的反极性和AFD字符的软模…
Università degli Studi dell’Aquila(阿奎拉大学);CNR-SPIN(意大利国家研究委员会自旋物理研究所);Max-Planck-Institut für Mikrostrukturphysik(马克斯·普朗克微结构物理研究所);Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg(哈勒-维滕贝格马丁路德大学)
Coupling Lattice Distortion and Cation Disorder to Control Li-ion Transport in Cation-Disordered Rocksalt Oxides
School of Materials Science and Engineering, Peking University(北京大学材料科学与工程学院);Zhejiang Key Laboratory of All-Solid-State Battery, Eastern Institute of Technology(宁波东方理工大学全固态电池浙江省重点实验室);Beijing Key Laboratory of Theory and Technology for Advanced Batteries Materials, Peking University(北京大学先进电池材料理论与技术北京市重点实验室)