二维铁电电容器中竞争性的电荷转移与屏蔽效应
材料科学
2023-11-17 v2
摘要
二维(2D)铁电体为超薄柔性纳米电子学提供了可能，通常以金属-铁电-金属三明治结构作为功能单元。电极既可以提供自由载流子来屏蔽退极化场从而增强纳米尺度铁电性，也可以诱导电荷掺杂从而破坏长程晶体有序。在此，我们借助涵盖一系列电极功函数的广泛第一性原理计算，探究了电极在二维铁电电容器中的双重作用。我们的结果揭示了铁电-电极结合亲和能与功函数之间的火山型关系，并且这种关系进一步由结合能与转移界面电荷之间的二次标度律统一。在单层极限下，电荷转移主导铁电稳定性和翻转特性。这是在各种二维铁电体(包括 -InSe、CuInPS 和 SnTe)中得到证实的普遍特征。随着铁电层厚度增加，电容器的稳定性从电荷转移主导态演化为屏蔽主导态。这两种效应之间微妙的相互作用将对二维铁电电容器的应用产生重要影响。
引用
@article{arxiv.2311.08187,
title = {Competing charge transfer and screening effects in two-dimensional ferroelectric capacitors},
author = {Jiawei Huang and Changming Ke and Zhuang Qian and Shi Liu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2311.08187},
year = {2023}
}