集成于Si(100)的有缺陷非铁电外延BaTiO3的巨大机电响应
材料科学
2023-03-07 v1
摘要
无铅、与硅兼容且表现出可与常规弛豫铁电体相当或更优的大机电响应的材料，对于各种纳米机电器件与应用而言是理想的。缺陷工程化的电致伸缩近来日益受到关注，以在低于100 Hz频率下获得增强的机电响应。在此，我们报道了使用A位和氧缺陷钛酸钡薄膜（外延集成于Si上）在高达5 kHz频率下创纪录的电致伸缩应变系数（M31）值（1 kHz时为1.04×10^-14 m^2/V^2，5 kHz时为3.87×10^-15 m^2/V^2）。该效应稳健，即使在器件循环>5000次后仍保留。我们的钙钛矿薄膜是非铁电的，与化学计量比BaTiO3相比表现出不同的对称性，并以孪晶界和纳米类极性区域为特征。我们表明，由缺陷诱导特征引起的介电弛豫与观测到的巨大电致伸缩响应高度相关。这些薄膜表现出大的热膨胀系数（2.36×10^-5/K），结合巨大的M31意味着由缺陷诱导的晶格非谐性显著增强。我们的工作为在无铅薄膜中制定即使在更高频率下也能设计大机电响应的指导方针提供了关键一步。
引用
@article{arxiv.2303.03286,
title = {Giant electromechanical response from defective non-ferroelectric epitaxial BaTiO3 integrated on Si 100},
author = {Sandeep Vura and Shubham Kumar Parate and Subhajit Pal and Upanya Khandelwal and Rajeev Kumar Rai and Sri Harsha Molleti and Vishnu Kumar and Rama Satya Sandilya Ventrapragada and Girish Patil and Mudit Jain and Ambresh Mallya and Majid Ahmadi and Bart Kooi and Sushobhan Avasthi and Rajeev Ranjan and Srinivasan Raghavan and Saurabh Chandorkar and Pavan Nukala},
journal= {arXiv preprint arXiv:2303.03286},
year = {2023}
}
备注
26 pages, 4 figures, 8 supplementary figures