铁电器件中可逆氧迁移与相变的原位观测
材料科学
2021-08-11 v1
摘要
基于铪的薄膜所展现出的非常规铁电性在缩小的纳米尺度下依然稳健，为纳米电子学带来了巨大机遇。然而，极化翻转的确切本质仍存在争议。在此，我们研究了外延 Hf0.5Zr0.5O2 (HZO) 电容器，其以氧传导金属 (La0.67Sr0.33MnO3, LSMO) 作为电极界面，并在原位电偏压条件下使用原子分辨率电子显微镜进行观测。通过直接的氧成像，我们观察到可逆的氧空位从底电极经 HZO 迁移至顶电极，并揭示了外延 LSMO 与 HZO 层中相关的可逆结构相变。我们在原子尺度上追踪了相变路径，并确定这些机制在采用亚毫秒脉冲翻转的隧道结与铁电电容器中均发挥作用。我们的结果明确表明，在这些材料中氧伏安特性与极化翻转是相互交织的。
引用
@article{arxiv.2010.10849,
title = {Operando observation of reversible oxygen migration and phase transitions in ferroelectric devices},
author = {Pavan Nukala and Majid Ahmadi and Yingfen Wei and Sytze de Graaf and Sylvia Matzen and Henny W. Zandbergen and Bart Kooi and Beatriz Noheda},
journal= {arXiv preprint arXiv:2010.10849},
year = {2021}
}
备注
29 pages (including supplementary), 4 main figures, 6 supplementary figures