論文の概要: Composition-Driven Phase Evolution in Sm-Doped BiFeO3 via Latent-Field Reconstruction of Atomically Resolved STEM Data
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.19544v1
- Date: Thu, 20 Aug 2026 01:24:39 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-08-21 20:28:51.432314
- Title: Composition-Driven Phase Evolution in Sm-Doped BiFeO3 via Latent-Field Reconstruction of Atomically Resolved STEM Data
- Title（参考訳）: SmドープBiFeO3の原子分解STEMデータの潜在場再構成による組成駆動相進化
- Abstract要約: 我々は,原子分解能画像が空間的に変化するラテントブラッグ場によって表現されるフィールドベースアプローチを開発した。
Sm置換BiFeO3の0-20%Smの画像系列に本フレームワークを適用した。
この組み合わせ分析により、低Sm濃度で拡張強誘電体ドメインから体系的な進化が明らかとなった。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 7.691973445357324
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Functionalities of ferroelectric materials are governed by the spatial organization and coupling of polarization, strain, lattice rotation, and structural order accessible via atomically resolved scanning transmission electron microscopy (STEM) images. Quantitative interpretation of atomic-resolution STEM data has conventionally relied on locating atomic columns and converting their fitted coordinates into local structural descriptors. Here, we develop a field-based approach in which atomic-resolution images are represented by spatially varying latent Bragg fields, whose amplitudes and phases provide continuous maps of crystalline order, lattice displacement, strain, rotation, and mode-specific residual structure. The observed atomically resolved images are decoded from the latent fields. We apply this framework to image series of Sm-substituted BiFeO3 spanning 0-20% Sm and crossing the composition-driven boundary between the R3c ferroelectric phase and the orthorhombic, nonpolar Pnma phase. Conventional atom-resolved parameterization is used as an independent validation, showing that reconstructed Bragg amplitude tracks local atomic-column intensity and that field-derived shear reproduces unit-cell angular distortions obtained from atom fitting. The combined analysis reveals a systematic evolution from extended ferroelectric domains at low Sm concentration, through the appearance and growth of localized regions with period-doubled Pnma order at intermediate compositions, to a connected Pnma-dominated state at high Sm content. The period-doubled order is accompanied by enhanced shear and lattice rotation and by progressive reorganization of the ferroelectric domain structure. These results establish latent-field reconstruction as a physically interpretable complement to atom finding and provide a unified framework for resolving composition-driven phase evolution in ferroic materials.
- Abstract（参考訳）: 強誘電体材料の機能性は, 偏光, ひずみ, 格子回転, 構造秩序の空間的構造と結合によって制御される。
原子分解能STEMデータの定量的解釈は、従来、原子列の配置とそれらの座標を局所的な構造記述子に変換することに依存してきた。
そこで我々は,原子分解能画像が空間的に変化する潜在ブラッグ場によって表現される場に基づく手法を開発し,その振幅と位相は結晶秩序,格子変位,ひずみ,回転,モード特異的残留構造の連続写像を与える。
観察された原子分解画像は、潜場からデコードされる。
本研究では,Sm置換BiFeO3を0-20%Smに分散し,R3c強誘電体相と直交非極性Pnma相との組成駆動境界を横切る画像系列に適用する。
従来の原子分解パラメタライゼーションを独立検証として用い, 再構成ブラッグ振幅は局所原子柱強度を追跡し, 場由来せん断は原子フィッティングから得られる単位セル角歪みを再現することを示した。
その結果,Sm濃度の低域の強誘電体ドメインから,中間組成の周期倍のPnma秩序を持つ局在領域の出現と成長,高Sm濃度の連結Pnma支配状態への体系的な進化が明らかになった。
周期倍の順序は、せん断と格子回転の強化と強誘電体ドメイン構造の漸進的再組織化を伴う。
これらの結果は、原子の発見を物理的に解釈可能な補体として潜在場再構成を確立し、強磁性材料の組成駆動相進化を解明するための統一的な枠組みを提供する。
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