纳米尺度 Sc 聚集增强 Wurtzite ScAlN 的介电常数
材料科学
2025-12-23 v1
摘要
ScN 合金化 AlN (ScxAl1-xN, ScAlN) 是一种 wurtzite 半导体，具有吸引人的铁电、介电、压电和光学性能。我们表明，ScAlN 薄膜（x 范围为 0.18 到 0.36）包含维持 wurtzite 晶体结构的纳米尺度 Sc 富集聚集物。虽然两种沉积方法（MBE 和溅射）制备的 Sc0.3Al0.7N 薄膜都显示出 Sc 聚集，但 MBE 生长薄膜的聚集程度显著更高，这解释了 MBE 生长薄膜与溅射薄膜文献中报告的差异。此外，MBE 生长的 Sc0.3Al0.7N 薄膜表现出非色散且异常大的介电常数，约为溅射制备的 Sc0.3Al0.7N 的两倍。我们将其归因于 Sc 富集聚集物局部接近 x ~ 0.5，并接近预测的铁电-准铁电相转临界点，导致局部介电常数巨大增强。Sc 富集聚集物也应类似地影响压电、光学和铁电响应，表明聚集物工程可用于调节 ScAlN 的功能性能。
引用
@article{arxiv.2512.19599,
title = {Enhanced Permittivity in Wurtzite ScAlN through Nanoscale Sc Clustering},
author = {James L Hart and Andrew C Lang and Matthew T Hardy and Saikat Mukhopadhyay and Vikrant J Gokhale and James G. Champlain and Bethany M. Hudak and Gabriel Giribaldi and Luca Colombo and Matteo Rinaldi and Brian P Downey},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.19599},
year = {2025}
}