利用非线性介电常数测量研究多畴铁电体老化的方法

已知铁电薄膜的介电常数受多种现象影响，这些现象会降低材料质量（例如晶格缺陷的重新分布、电极邻近非铁电层的出现，或由于电极邻近层中的自由电荷注入导致的自发极化屏蔽等）。已知铁电多畴薄膜的介电常数由两部分贡献之和控制：晶格（本征）贡献和畴壁运动（外禀）贡献。正是后者对上述现象非常敏感，并在铁电多畴薄膜介电响应恶化中起关键作用。本文提出了一种识别导致铁电老化过程的方法。该方法基于分析老化和过程中线性和非线性介电常数的演化。该方法在两个定性不同的系统中的四种老化场景下进行了理论验证，其中非线性介电常数的演化首先由畴壁上钉扎中心的重新分布控制，其次由铁电层与电极界面处的微观结构变化控制。结果表明，每种老化场景在线性和非线性介电常数部分的演化中都具有独特的趋势，这可以通过实验进行验证。