基于第一性原理的HfO$_2$基铁电超晶格预测
材料科学
2024-01-11 v1
摘要
HfO铁电相的亚稳性是其作为功能性铁电材料工业应用的主要障碍。事实上，HfO体相图中不存在极性相，占主导地位的是非极性单斜基态。因此，铁电正交相HfO需要通过动力学稳定化。本文提出一种替代方法，论证了在超晶格中与其他简单氧化物热力学稳定极性HfO的可行性。以超晶格的组分和堆叠方向为设计参数，我们获得了可完全极性、完全反极性或混合极性的异质结构，其热力学稳定性优于体相正交极性HfO。结果表明，将HfO与不具有单斜基态的氧化物结合，通常会使超晶格远离这种非极性相，从而有利于最小化弹性和静电惩罚的铁电结构的稳定性。因此，这些多样且可调的超晶格在薄膜铁电器件中具有广泛的应用前景。
引用
@article{arxiv.2401.05288,
title = {First-principles predictions of HfO$_2$-based ferroelectric superlattices},
author = {Binayak Mukherjee and Natalya S. Fedorova and Jorge Íñiguez-González},
journal= {arXiv preprint arXiv:2401.05288},
year = {2024}
}