极性 ScAlN/GaN 外延半导体异质结构中的铁电性
材料科学
2021-05-24 v1 应用物理
摘要
在单晶 GaN 衬底上通过分子束外延生长的晶格匹配约 18% ScAlN/GaN 异质结构中观察到室温铁电性。外延薄膜具有光滑的表面形貌和高结晶度。脉冲电流-电压测量证实了此类铁电/半导体结构在多种测量条件和多个样品中具有稳定且可重复的极化翻转。测得的矫顽场值在室温下为 Ec~0.7 MV/cm，对于约 100 nm 厚的 ScAlN 层剩余极化 Pr~10 μC/cm²。这些数值显著低于采用溅射沉积的可比 ScAlN 对照层。重要的是，MBE ScAlN 的矫顽场小于 GaN 的临界击穿场，为低电压铁电翻转提供了可能。ScAlN 在 GaN 上的低矫顽场铁电性预示着利用 GaN 电子和光子半导体平台、由外延集成的铁电/半导体异质结构实现新型电子和光子器件的可能性，其中底层半导体自身表现出自发和压电极化。
引用
@article{arxiv.2105.10114,
title = {Ferroelectricity in Polar ScAlN/GaN Epitaxial Semiconductor Heterostructures},
author = {Joseph Casamento and Ved Gund and Hyunjea Lee and Kazuki Nomoto and Takuya Maeda and Benyamin Davaji and Mohammad Javad Asadi and John Wright and Yu-Tsun Shao and David A. Muller and Amit Lal and Huili and Xing and Debdeep Jena},
journal= {arXiv preprint arXiv:2105.10114},
year = {2021}
}