应变多铁薄膜导电畴壁处梯度驱动形态相变的映射
应用物理
2019-09-18 v1 材料科学
摘要
反铁畸变（AFD）与铁电（FE）极化的耦合对于所有倾斜钙钛矿多铁材料具有普遍性，已知其与材料中的畴壁功能密切相关。畴壁现象的内在机制，尤其是畴壁处AFD-FE耦合诱导的现象，因未来纳米级电子器件发展的需要而持续引起科学界与技术界的兴趣。过去数年，理论研究常给出相互矛盾的结果，原因在于它们既未得到充分也未得到实验证据的直接佐证。本工作中，通过像差校正高分辨率扫描透射电子显微镜（HR-STEM）研究BiFeO3薄膜中不带电极性180°和71°畴壁处的AFD-FE耦合，并借助唯象Landau-Ginsburg-Devonshire（LGD）理论加以解释。我们揭示了AFD-FE壁处一种特殊的形态，包括扭折、蜿蜒、具有相反氧位移的三角形区域以及界面附近的曲率。LGD理论证实倾斜梯度能诱导了这些异常形态，且其特征随畴壁种类的不同而发生微妙变化。此外，180° AFD-FE壁被证明具有导电性，并伴随Fe-O-Fe键角出乎意料的减小，这与理论预测不同。通过探究畴壁处的AFD-FE耦合及其诱导的功能，我们为结构畸变与其电子特性之间的关联提供了令人振奋的证据，这极大有益于对畴壁功能的根本理解以及新型纳米器件的功能调控。
引用
@article{arxiv.1903.05531,
title = {Mapping gradient-driven morphological phase transition at the conductive domain walls of strained multiferroic films},
author = {M. J. Han and E. A. Eliseev and A. N. Morozovska and Y. L. Zhu and Y. L. Tang and Y. J. Wang and X. W. Guo and X. L. Ma},
journal= {arXiv preprint arXiv:1903.05531},
year = {2019}
}
备注
31 pages, 8 figures, 5 appendices