缺陷电荷驱动的 HfO2 90{\deg} 开关
材料科学
2025-09-26 v1
摘要
镱氧化物 (HfO2) 是一种兼容 CMOS 技术的铁电材料，表现出 180{\deg} 和 90{\deg} 开关，但其 90{\deg} 通路的微观本质尚未阐明。我们指出，原质 HfO2 中 90{\deg} 旋转通路几乎不存在，但在 E// [111] 感应带电氧空位的情况下，该通路将占据主导地位。该通路比 180{\deg} 反演通路更耐疲劳，同时沿 [111] 方向实现相同的极化变化 (2Pr=60 \mu C/cm^2)。这种电荷驱动的开关源于两个因素：HfO2 的晶体结构以及旋转通路的内在特性，后者暗示了缺陷电荷偏向旋转而非反演在铁电材料中是普遍趋势。这些发现揭示了疲劳耐性的通路层面来源，确立了缺陷电荷作为极化动力学控制参数的普遍性。
关键词
引用
@article{arxiv.2509.20828,
title = {Defect-Charge-Driven 90{\deg} Switching in HfO2},
author = {Muting Xie and Hongyu Yu and Zhihao Dai and Yingfen Wei and Changsong Xu and Hongjun Xiang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.20828},
year = {2025}
}