HZO中脉冲驱动累积极化翻转的畴生长动力学与标度律

由连续亚矫顽电场脉冲驱动的累积极化翻转为实现低功耗铁电存储器和神经形态器件提供了一条有前景的途径。然而，控制这一非平衡过程的动力学机制仍知之甚少。在此，我们采用基于含时Landau-Ginzburg形式的相场模型来研究铁电HZO中脉冲驱动的累积翻转。通过系统地改变初始畴构型、脉冲幅度、脉冲开启时间和脉冲关闭时间，我们建立了微观畴壁动力学与宏观极化累积之间的定量联系。我们表明，有效翻转畴半径遵循由局域动力学指数表征的不同标度区域。最初，大于1的局域指数表明在连续脉冲下由增强的不可逆畴壁传播驱动的超线性畴生长。随着翻转的进行，接近1的局域指数标志着稳定的自相似生长，而小于1的局域指数则表示由几何约束、可翻转极化耗尽和弛豫诱导的反向翻转引起的减速动力学。这些区域之间的转变由脉冲开启期间的场驱动激发与脉冲关闭期间的自发弛豫之间的竞争控制。初始畴几何进一步影响这种转变。增加脉冲幅度或脉冲开启持续时间会延长超线性区域，而更长的脉冲关闭时间则促进弛豫并抑制累积。这些发现为脉冲驱动的累积翻转建立了一个统一的标度框架，为非平衡铁电畴演化提供了定量见解，并为基于HZO的存储器和神经形态器件提供了设计指南。