超薄薄膜中铁电畴壁与表面沟槽对齐的起源
材料科学
2021-12-14 v2 计算物理
摘要
在超薄铁电（FE）薄膜与超晶格表面刻蚀沟槽，有望控制FE畴壁（DW）的取向与方向。通过利用DW-表面沟槽（ST）平行对齐现象，已知具有导电性的DW系统如今可利用标准光刻技术成为有用的纳米电路。尽管该应用前景明确，导致该对齐现象的微观机制仍不清楚。以超薄PbTiO薄膜为模型体系，我们利用多达5,136个原子的大规模密度泛函理论模拟探究此机制。尽管预期存在多种影响因素，我们表明平行DW-ST对齐可很好地由如下构型解释：其产生一种电偶极矩排列，最能恢复薄膜的极性连续性。这些偶极矩保留了原始薄膜的极性织构，从而最小化ST诱导的去极化场。鉴于该机制的普适性，我们提出ST可用于在其他多种FE纳米结构中设计奇异极性织构，正如本快报中出现的ST诱导极性摆线调制所支持。我们的模拟也支持关于ST诱导负应变的实验观测，后者被认为在对齐机制中起作用。
引用
@article{arxiv.2104.12750,
title = {Origin of ferroelectric domain wall alignment with surface trenches in ultrathin films},
author = {Jack S. Baker and David R. Bowler},
journal= {arXiv preprint arXiv:2104.12750},
year = {2021}
}
备注
13 pages, 6 figures