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采用TiN应力源和ZrO?成核技术制备的HfxZr??xO?薄膜的铁电性
摘要： 我们研究了具有ZrO2成核层的TiN/ZrO2/HfxZr1?xO2/ZrO2/TiN电容器（D-ZrO2）的铁电性和漏电流（J）特性，并与具有TiN应力层的TiN/HfxZr1?xO2/TiN电容器（D-TiN）进行了对比。通过在顶部和底部ZrO2成核层表面实现类外延晶粒生长，HZfO2薄膜获得了更高的铁电相比例。因此，D-ZrO2的剩余极化强度（2Pr = 29 μC/cm2）较D-TiN（24 μC/cm2）更大。此外，D-ZrO2的J值比D-TiN低约一个数量级。这些结果表明，采用ZrO2成核技术而非TiN应力技术可以获得更优异的HZO薄膜铁电性能。
关键词： HfxZr1?xO2薄膜、铁电性、ZrO2成核、TiN应力源
更新于2025-09-23 15:21:01
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二维材料中光机械驱动的快速马氏体相变
摘要： 扩散相变材料（如Ge-Sb-Te合金）被用于可重写非易失性存储器件。但微型化设备对读写速度和能耗的持续追求，要求在超薄材料中实现光驱动的无扩散相变方案。受光学镊子启发，本研究通过理论与计算证明：特定频率的线偏振激光脉冲可驱动二维铁弹材料（如SnO和SnSe单层）的超快无扩散马氏体相变——其中晶胞应变作为影响各向异性介电函数与电磁能量密度的广义坐标被"镊取"。当激光功率分别达到2.0×101? W/cm2和7.7×10? W/cm2时，铁弹SnO与SnSe单层两种90°取向变体间的相变势垒消失，可在皮秒级内发生位移式畴变。这种光机械马氏体相变（OMT）的能量输入绝热热极限，至少比Ge-Sb-Te合金低两个数量级。
关键词： 马氏体相变、铁弹性/铁电性、二维材料、介电函数、密度泛函理论、光力学
更新于2025-09-23 15:21:01
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体块GeTe中类Rashba巨自旋劈裂的第一性原理理论
摘要： 最近在某些块体铁电体的能带结构中发现了类Rashba的大自旋分裂现象。与相对论性Rashba效应不同，电子能带的手性自旋织构和巨大自旋分裂强烈依赖于能带特性和原子自旋轨道耦合。我们证实这可追溯至轨道角动量与铁电性的相互作用。能带轨道成分的额外依赖性对该效应完整图景至关重要。基于铁电体GeTe的第一性原理计算结果验证了该模型的关键预测。
关键词： 类Rashba自旋劈裂、轨道角动量、铁电性、自旋轨道耦合、锗碲（GeTe）
更新于2025-09-23 15:21:01
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单层MoC、WC、WS和WSe中的稳定性、自发极化与诱导极化
摘要： 基于密度泛函理论计算，我们设计了具有起伏蜂窝结构的二元单层材料MoC、WC、WS和WSe。这些材料具有低形成能、稳定的晶格振动和高弹性刚度，表明其实验合成的可行性。构成原子的电负性差异及非中心对称结构导致其具有高自发面外极化，而所有面内分量相互抵消。沿扶手椅方向存在的镜面对称性使得沿锯齿方向施加应变时面内压电应力效应消失。然而，对MoC和WC沿扶手椅方向施加应变会产生高达10×10?1? C/m的压电系数，约为单层MoS?报道值的三倍。面外分量的极化翻转势垒为每个化学式单位0.55至2.70电子伏特。
关键词： 铁电性、单层、密度泛函理论、极化、压电性
更新于2025-09-23 15:21:01
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铁电掺镧HfO<sub>2</sub>薄膜的原子与电子结构
摘要： 采用等离子体辅助原子层沉积法生长的铁电性掺镧氧化铪（La:HfO2）薄膜的原子结构与光学特性被进行了研究。通过高分辨透射电子显微镜观测显示，所研究的La:HfO2薄膜具有P mn21空间群的斜方晶系极性结构。研究发现该薄膜呈现铁电性能。借助X射线光电子能谱和椭圆偏振光谱分析确定La:HfO2由HfO2与La2O3相混合组成。采用布鲁格曼有效介质近似法的椭圆偏振光谱分析表明，所研究的La:HfO2包含88% HfO2和12% La2O3。研究表明用氩离子刻蚀La:HfO2会导致近表面区域产生氧空位，这些空位主要源于氧原子被撞击至间隙位置，而后续在700℃真空环境中退火1小时可使该弗伦克尔缺陷消失。
关键词： 铁电性、X射线光电子能谱、电子结构、等离子体辅助原子层沉积、原子结构、镧掺杂氧化铪、光谱椭偏仪、高分辨透射电子显微镜
更新于2025-09-23 15:21:01
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PZT在双极电疲劳过程中微观结构损伤演化及其相关有效机电特性的原位观测
摘要： 我们研究了体块多晶锆钛酸铅（PZT）在双极电场循环过程中的疲劳行为。通过宽带机电谱（BES）技术，我们表征了有效机电性能（特别是电滞回线和宏观粘弹性刚度与阻尼）以及微观结构损伤演化（通过扫描电子显微镜量化）在频率和循环次数依赖性方面的退化情况。BES装置能够在电场循环过程中同步进行力学特性测试，从而无需重新安装样品即可测量粘弹性的动态变化；特别是通过测量粘弹性阻尼，我们可以深入分析铁电畴壁活动在整个电滞回线范围及全部循环次数内的演变规律。研究发现所有测试性能参数的退化速率均与电场循环频率存在显著关联，包括动态柔量最高增加10%，电位移幅值最大降低70%。我们量化了宽范围循环次数下微裂纹密度的演变过程，并与有效柔量的变化进行对比。值得注意的是，虽然观测到铁电滞回线出现强烈退化，但有效粘弹性模量的变化相对轻微，而样品明显显示出微损伤程度的持续加剧。
关键词： 疲劳，多晶体，机电耦合，铁电性
更新于2025-09-23 15:21:01
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有序铅镁铌酸盐（PbMg<sub>1/3</sub>Nb<sub>2/3</sub>O<sub>3</sub>）薄膜中的弛豫行为
摘要： PbMg1/3Nb2/3O3（PMN）中与Mg和Nb短程有序相关的局部成分非均匀性，与其特征性的弛豫铁电行为相关联。完全有序的PMN无法作为块体材料制备。本研究通过人工降低无序程度（采用随机位点模型建议的交替生长Pb(Mg2/3Nb1/3)O3和PbNbO3异质结构层的方法），考察了在低于1073 K温度下生长的PMN薄膜的弛豫行为。使用过量20%铅的Pb(Mg2/3Nb1/3)O3和PbNbO3靶材，通过交替靶材定时脉冲激光沉积法，在(111)取向SrTiO3衬底上外延生长出100纳米厚的纯相薄膜。选区电子衍射证实出现了(1/2,1/2,1/2)超晶格斑点，并伴有尺寸达≈150纳米的随机分布有序畴。这些异质结构在室温下表现出800的介电常数、≈0.03的损耗角正切值以及≈11 μC cm?2的2倍剩余极化强度。极化-电场回线、瑞利数据和光学二次谐波测量结果均表明在140 K以下形成了铁电畴。随温度变化的介电常数测量显示其频率色散较之短程有序PMN薄膜有所降低。本研究表明工程化PMN薄膜中存在常规铁电行为与弛豫铁电行为之间的连续过渡。
关键词： 随机位点模型、弛豫体、铁电性、短程与长程有序、温度依赖的瑞利分析
更新于2025-09-23 15:21:01
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通过探针力机械写入面内铁电涡旋及其耦合手性
摘要： 近期实验已证实铁电纳米结构中存在涡旋或磁通闭合畴，这对开发高密度数据存储和新型可配置电子设备极具吸引力。然而由于缺乏横向几何约束，在铁电薄膜中稳定面内涡旋或磁通闭合畴仍具挑战性?；谌喑∧Ｐ停颐欠⑾滞ü┘踊嫡爰饬墒迪痔绫∧ぶ泄铝⒒蛳嗷プ饔玫拿婺谖行奈榷ɑ?。此类偶极涡旋的形成源于针尖力诱导退极化效应与面内应变的共同作用。我们系统揭示了薄膜厚度、失配应变、针尖力及温度等因素对涡旋形成的影响，并将其归纳为相图。同时研究了针尖诱导涡旋间的相互作用，发现当两针尖间距小于临界距离时，原本孤立的涡旋会产生耦合，其手性相同或相反取决于针尖间距。估算铁电薄膜中孤立面内涡旋的最大数据存储密度可达~1 Tb/in2。本研究由此展示了一种稳定偶极涡旋的力学策略，并深入揭示了机械针尖力作用下铁电薄膜的特性。
关键词： 挠曲电性、铁电性、机械力、畴结构、涡旋
更新于2025-09-23 15:19:57
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钙钛矿中畴壁导电性在极化可调光伏器件中的应用（注：根据专业术语规范，"Calcium-Modified Lead Titanate"译为"钙钛矿"更符合材料科学领域惯例，完整化学名称为"钙改性钛酸铅"；"Polarization Tunable"译为"极化可调"准确体现电学调控特性；"Domain Wall Conduction"采用凝聚态物理标准译法"畴壁导电性"）
摘要： 基于铁电体的畴壁导电和极化可调电荷传输特性，钱等人从理论上证明了畴壁中存在电导的证据。他们通过外场极化成功制备了基于Pb0.8Ca0.2TiO3的光伏器件，其光伏性能可通过外场调控。
关键词： Pb0.8Ca0.2TiO3，光伏器件，极化可调，畴壁传导，铁电性
更新于2025-09-23 15:19:57
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铁电半导体SbSI中位移电流的光谱动力学
摘要： 固体中的光激发会引起电子/空穴在不同电子能带间的跃迁。若该固体不具备反演对称性，这些电子跃迁会因构成能带的几何相位——贝里联络而产生自发光电流。这种被称为位移电流的光生电流，预计将在初级光激发过程的时间尺度上出现。我们通过检测发射的太赫兹电磁波，在典型铁电半导体碘化锑硫（SbSI）中观测到位移电流的超快演化过程。当激发光子能量扫过带隙时，作为太赫兹发射源的超快电子动力学行为会突然改变其特性，这反映了贝里联络对带间光学跃迁的贡献。位移激发携带着净电荷流，并在亚皮秒时间尺度上引发电子云的偏转。借助第一性原理计算理解位移电流的这些本质特征，将为将其应用于超快传感器和太阳能电池铺平道路。
关键词： 光伏效应、铁电性、皮秒技术、太阳能电池、块体材料
更新于2025-09-22 14:01:21