介电动态场驱动的核化与生长模型用于预测材料至电路协同设计
材料科学
2026-05-22 v2
摘要
实际介电器器件在混合且失真的时变电压下工作，但用于解释介电开关动力学的最常用核化-生长框架——尤其是Kolmogorov-Avrami-Ishibashi (KAI)模型和核化受限开关模型 (NLS)——是在严格限制条件下推导的，即假设电场为恒定值。因此，在实际运行条件下，现有的介电开关动力学解释都无法奏效。本文引入一种紧凑的动态场驱动核化与生长 (DFNG) 模型，能够在多种介电材料上对开关瞬态进行定量拟合，以提取时变域壁速度和生长维数，即便在任意电压波形下也可行。这种能力随后激发了其在复杂信号下进行器件建模的应用，涵盖跨越不同时间和频率尺度的信号。将该紧凑模型耦合到与应用相关的波形和电路仿真平台中，可构建一种预测性的材料-电路协同设计框架，将核化与生长参数关联到记忆窗口、干扰误差、速度以及能耗等指标，以服务下一代介电技术。
引用
@article{arxiv.2602.02957,
title = {Ferroelectric dynamic-field-driven nucleation and growth model for predictive materials-to-circuit co-design},
author = {Yi Liang and Soohyeon Kim and Tony Chiang and Megan K. Lenox and Ian Mercer and John J. Plombon and Jon-Paul Maria and Jon F. Ihlefeld and Wenhao Sun and Wei Lu and John T. Heron},
journal= {arXiv preprint arXiv:2602.02957},
year = {2026}
}