通过表面电化学状态调控铪氧物中的铁电性
材料科学
2022-07-27 v1
摘要
包括铪氧物与锆氧物在内的二元氧化物中的铁电性，因其高度非常规的物理机制以及将这些材料集成到半导体工艺流程中的潜力，已吸引了科学界的极大关注。在过去十年中，人们认为诸如唤醒现象以及对电极和加工条件的极端敏感性等行为表明，这些材料中的铁电性与额外的机制强烈耦合，可能的候选机制包括离子子系统或应变。本文认为，这些材料的性质源于铁电与结构不稳定性在体相中的竞争（类似于经典反铁电体中的情况）与由表面和内部界面的有限态密度所介导的非局域屏蔽之间的相互作用。通过环境及超高真空 PFM 实现电化学与静电控制的解耦，我们表明这些材料展现出丰富的铁性行为谱，包括由分压和温度诱导的 FE 与 AFE 行为之间的转变。这些行为符合反铁离子模型，并暗示了基于铪氧物的器件优化的新策略。
引用
@article{arxiv.2207.12525,
title = {Ferroelectricity in Hafnia Controlled via Surface Electrochemical State},
author = {Kyle P. Kelley and Anna N. Morozovska and Eugene A. Eliseev and Yongtao Liu and Shelby S. Fields and Samantha T. Jaszewski and Takanori Mimura and Jon F. Ihlefeld and Sergei V. Kalinin},
journal= {arXiv preprint arXiv:2207.12525},
year = {2022}
}