作为SrTiO$_{2}$与Si之间缓冲层的铁电ZrO$_{2}$单层膜
材料科学
2019-06-27 v1
摘要
最近在Si(001)表面生长出了ZrO单层膜，并被证明具有铁电性质，这标志着铁电氧化物最低可能厚度的实现[M. Dogan et al., Nano Lett., 18 (1) (2018)]。在我们之前的计算研究中，我们报道了Si上ZrO单层的多种（亚）稳态构型，以及在一对具有不同极化的构型之间切换如何解释这些薄膜观察到的铁电行为[M. Dogan and S. Ismail-Beigi, arXiv:1902.01022 (2019)]。在当前研究中，我们进行了基于DFT的研究，探讨（i）氧含量对氧化物离子极化的影响，以及（ii）锆氧化物单层膜作为硅与通常在硅上顺电的较厚氧化物薄膜（如SrTiO）之间缓冲层的作用。我们发现（i）单层的能量-极化行为以及界面化学高度依赖于氧含量；（ii）SrTiO/ZrO/Si堆叠表现出多种（亚）稳态构型和极化分布，即锆氧化物单层膜作为缓冲层使用时可在SrTiO等氧化物中诱导铁电性。这可能实现一种稳健的非易失性器件架构，其中栅氧化物的厚度（此处为钛酸锶）可根据所需性质进行选择。
引用
@article{arxiv.1903.11716,
title = {Ferroelectric ZrO$_{2}$ monolayers as buffer layers between SrTiO$_{3}$ and Si},
author = {Mehmet Dogan and Sohrab Ismail-Beigi},
journal= {arXiv preprint arXiv:1903.11716},
year = {2019}
}