硅基底上高氯酸咪唑鎓分子铁电薄膜
材料科学
2023-10-03 v1
摘要
分子铁电材料因其丰富的化学多样性、结构可调控性、低合成温度及高柔性而受到广泛关注。与此同时，分子铁电材料与 Si 的集成仍具挑战，且对其铁电翻转过程的基础理解仍然匮乏。本文中，我们成功合成了高氯酸咪唑（ImClO4）单晶以及一系列在 Si 衬底上高质量高取向的薄膜。该薄膜展现出高达 55.7 pm/V 的逆压电系数。可观察到两类畴带（尺寸为几微米）：I 型畴带相对水平轴倾斜约 60{\deg}，而 II 型畴带垂直于水平轴。两带中多数畴壁（DWs）为 180{\deg} 畴壁，但也可见部分 109{\deg} 畴壁。有趣的是，I 型带中的畴壁为弯曲的带电畴壁；而 II 型带中的 180{\deg} 畴壁为平直的非带电畴壁。通过 PFM 探针施加 +20 V 达 5 s 后，I 型带中的 180{\deg} 畴壁先收缩，继而与带边界脱离，形成尺寸约 100 nm 的针状畴。施加反向偏压（-20 V）后，该针状畴向带边界延伸，并在触及边界后沿带边界扩展。而对于 II 型畴带，其 180{\deg} 畴壁比 109{\deg} 畴壁更可动，在施加 +20 V 后位移约 500 nm。若从正向极化样品起步，施加同等时长的负偏压后，该位移则短得多。我们期望借此激发对分子铁电基电子器件片上设计的进一步兴趣。
引用
@article{arxiv.2310.00439,
title = {A molecular Ferroelectric thin film of imidazolium perchlorate on Silicon},
author = {Congqin Zheng and Xin Li and Yuhui Huang and Yongjun Wu and Zijian Hong},
journal= {arXiv preprint arXiv:2310.00439},
year = {2023}
}
备注
15 Pages, 6 figures