Novel Ferroelectric Properties Induced by Low-Dimensional Nano-Structures and Its Mechanical Control

低维纳米结构诱导的新型铁电特性及其机械控制

• 批准号: 23686023
• 负责人: SHIMADA Takahiro
• 金额: $ 17.89万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011-04-01 至 2014-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-23686023/
• 关键词: 低次元構造体; 強誘電体; ナノスケール; マルチフィジックス特性; 第一原理解析; 分子動力学; ひずみ; 機械的特性

In this study, novel ferroelectric properties in low-dimensional nanostructures are analyzed by large-scale quantum-mechanics simulations using parallel computations. A novel vortex-like polarization structure, which is totally different from that of the bulk counterpart, is successfully observed in all nanostructures such as nano-films, nanowires, nanotubes, and nanodots. The properties are found to be strongly dependent on the shape of components. Furthermore, the coupling between this novel ferroelectric properties and mechanica strain, i.e., multi-physics properties, is analyzed. It is revealed that the presence, strength, and numbers of polarization vortices change with respect to the strain. This indicates that there exist remarkable multi-physics properties in low-dimensional ferroelectric nanostructures.

在这项研究中，通过使用并行计算的大规模量子力学模拟来分析低维纳米结构中的新型铁电特性。在纳米膜、纳米线、纳米管和纳米点等所有纳米结构中成功观察到了一种与块状对应物完全不同的新型涡旋状偏振结构。发现这些特性强烈依赖于组件的形状。此外，还分析了这种新颖的铁电特性与机械应变（即多物理特性）之间的耦合。结果表明，极化涡旋的存在、强度和数量随应变而变化。这表明低维铁电纳米结构存在显着的多物理性质。

项目成果

First-Principles Study of Ferroelectric-Ferromagnetic Coupling in Multiferroic BiFeO3

多铁性BiFeO中铁电-铁磁耦合的第一性原理研究_{<font size="-1">3</font>}

• DOI: 10.2472/jsms.63.168
• 发表时间: 2014
• 作者: 有末紘;嶋田隆広;北村隆行
• 通讯作者: 北村隆行

Hybrid Hartree-Fock density functional study of charged point defects

带电点缺陷的混合 Hartree-Fock 密度泛函研究

• DOI: 10.1103/physrevb.87.174111
• 发表时间: 2013
• 影响因子: 3.7
• 作者: Takahiro Shimada

Multi-physics analysis of nano-structured ferroelectrics by first-principles simulations

通过第一性原理模拟对纳米结构铁电体进行多物理分析

• DOI: 10.1007/s00707-013-0873-7
• 发表时间: 2013
• 影响因子: 2.7
• 作者: Takahiro Shimada

First-principles DFT+U calculations of multiferroicity in BiFeO3

BiFeO3 多铁性的第一原理 DFT U 计算

• 发表时间: 2012
• 作者: Takahiro Shimada

First-principles simulation on twist boundary structures in ferroelectric PbTiO3 and effect of strain

铁电 PbTiO3 扭曲边界结构的第一性原理模拟及应变效应

• 发表时间: 2011
• 作者: Xiaoyuan Wang; Takahiro Shimada; Takayuki Kitamura
• 通讯作者: Takayuki Kitamura