氮化钪铝：一种可在1000°C下工作的功能材料
材料科学
2025-03-19 v1 介观与纳米尺度物理
应用物理
摘要
氮化钪铝(AlScN)因其强大的压电、铁电和介电性能，已成为一种极具前景的高温应用材料。本研究调查了Al0.7Sc0.3N薄膜在极端热环境中的行为，证明了其在高达1000°C下的功能稳定性，使其适用于航空航天、高超声速、深井和核反应堆系统。我们制备了硅化钽(TaSi2)/Al0.7Sc0.3N/TaSi2电容器，并在宽温度范围内对其进行了表征，揭示了其稳健的铁电和介电性能，以及压电性能的显著增强。在1000°C时，铁电迟滞回线显示矫顽场从4.3 MV/cm大幅降低至1.2 MV/cm，而纵向压电系数在800°C时增加了近十倍，达到75.1 pm/V。通过扫描和透射电子显微镜进行的结构分析证实了TaSi2/Al0.7Sc0.3N界面的完整性，即使在暴露于极端温度后也是如此。此外，机电耦合系数计算值增加了超过500%，从室温下的12.9%增加到700°C时的82%。这些发现确立了AlScN作为一种用于高温铁电、压电和介电应用的多功能材料，提供了前所未有的热稳定性和功能增强。
引用
@article{arxiv.2410.17037,
title = {Aluminum Scandium Nitride as a Functional Material at 1000{\deg}C},
author = {Venkateswarlu Gaddam and Shaurya S. Dabas and Jinghan Gao and David J. Spry and Garrett Baucom and Nicholas G. Rudawski and Tete Yin and Ethan Angerhofer and Philip G. Neudeck and Honggyu Kim and Philip X. -L. Feng and Mark Sheplak and Roozbeh Tabrizian},
journal= {arXiv preprint arXiv:2410.17037},
year = {2025}
}