掺杂诱导的铅钙钛矿钛酸镱材料中 coercive field 减小的机理
材料科学
2025-02-11 v1 计算物理
摘要
铅钙钛矿系材料因其非易失性钛酸镱存储器的潜力而备受关注，但高 coercive field 对极化翻转构成了实际应用的主要障碍。铅钙钛矿 (Zr)O 薄膜中出现的铒掺杂可显著降低 coercive field [Science 381, 558 (2023)]，这一发现提示了一种鲜有人关注的 coercive field 优化策略。基于密度泛函理论计算，我们表明具有适度掺杂浓度的 相作为解释实验观察的最小模型，而非最初假设的结晶相。大规模深度势分子动力学模拟表明，掺杂缺陷通过促进类似 的可移动 180° 域壁来促进极化翻转。一种简单的预掺盖处理可将翻转场降低至 1 MV/cm 以下，并实现亚纳秒级翻转。高通量计算揭示了翻转势垒与掺杂原子大小之间呈负相关关系，并识别出几种具有前景的掺杂原子可用于 coercive field 减小。
关键词
引用
@article{arxiv.2407.02808,
title = {Origin of Interstitial Doping Induced Coercive Field Reduction in Ferroelectric Hafnia},
author = {Tianyuan Zhu and Liyang Ma and Xu Duan and Shi Liu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2407.02808},
year = {2025}
}