铁电气泡畴的稳定性
材料科学
2022-05-23 v1
摘要
涡旋、反涡旋、气泡图案等纳米级铁电拓扑结构在薄膜中由力学与电学边界条件的微妙平衡所稳定。对气泡畴相稳定性的系统性理解，尤其是当上述因素同时作用时，仍然难以捉摸。在此，我们结合基于第一性原理的模拟与扫描探针显微镜对超薄外延 (001) PbZr0.4Ti0.6O3 异质结构进行研究以弥补这一空白。模拟预测，在薄膜厚度减小、机械压力增大和/或电屏蔽改善的组合条件下，生长态的迷宫状畴将转变为气泡。这些拓扑转变可由一个共同的基元机制解释。即我们认为，无论驱动力性质如何，畴形貌的演化使系统得以保持其原始的残余退极化场。由此，后者保持钉扎在由外部或内置电偏置所决定的值。为验证我们的预测，我们利用层析原子力显微镜实现薄膜厚度减小与机械刺激增强的协同效应。结果提供了对相稳定性的系统性理解，并展示了对纳米级铁电气泡畴的受控操控。
引用
@article{arxiv.2205.10013,
title = {Stability of ferroelectric bubble domains},
author = {Vivasha Govinden and Suyash Rijal and Qi Zhang and Yousra Nahas and Laurent Bellaiche and Nagarajan Valanoor and Sergei Prokhorenko},
journal= {arXiv preprint arXiv:2205.10013},
year = {2022}
}