HfO$_2$中铁电机制的计算理解进展
材料科学
2024-08-27 v2
摘要
自2011年首次报道纳米尺度HfO基薄膜的铁电性以来，这种与硅兼容的二元氧化物迅速引起了学术界和工业界的强烈兴趣，并且至今仍然如此。尽管其化学成分看似简单，但HfO所支持的铁电物理机制却异常复杂，可以说与钙钛矿铁电体相媲美。计算研究，特别是利用第一性原理密度泛函理论（DFT）的研究，极大地增进了我们对这些薄膜中铁电性本质的理解。在这篇综述中，我们深入讨论了理解铁电氧化铪的计算工作，比较了各种亚稳极性相，并检查了它们稳定所需的关键因素。HfO的复杂性质与不同结构多晶型、掺杂剂及其电荷补偿氧空位、以及畴和畴壁的非常规翻转机制之间的复杂相互作用密切相关，这有时会导致相互矛盾的理论预测和理论-实验差异。我们还讨论了机器学习辅助分子动力学和相场模拟带来的机遇，这些方法超越了DFT建模，能够探测铁电HfO的动态性质，并解决诸如高矫顽场等紧迫问题。
引用
@article{arxiv.2405.03558,
title = {Progress in Computational Understanding of Ferroelectric Mechanisms in HfO$_2$},
author = {Tianyuan Zhu and Liyang Ma and Shiqing Deng and Shi Liu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2405.03558},
year = {2024}
}