薄膜 LaWN$_3$ 的结构与光电性质
材料科学
2023-08-24 v1
摘要
氮化物钙钛矿是一类新兴材料，被预测会展现出一系列有趣的物理和功能性性质，但由于难以合成无氧氮化物，它们未被充分探索。LaWN3 最近作为首个无氧氮化物钙钛矿被报道，表现出极性对称和大的压电系数。然而，预测的铁电翻转受到大漏电流的阻碍，这促使人们更好地理解其电子结构和光学性质。在此，我们更详细地研究了薄膜 LaWN3 的结构和光电性质，采用组合技术将这些性质与阳离子化学计量相关联。我们报告了一种两步合成法，其利用更常见的 RF 衬底偏压代替氮等离子体源，从而得到通过外退火结晶的纳米晶薄膜。我们研究了这些薄膜的结构和组成，发现了多晶富 La 和高度取向的富 W 薄膜。光学吸收边以及依赖温度和磁场的电阻率与半导体行为一致，并且对阳离子化学计量高度敏感，这可能与非晶杂质有关：富 W 样品中的金属 W 或 WNx，以及富 La 样品中的绝缘 La2O3。分数磁电阻是线性的且很小，与缺陷散射一致，并且一个富 W 样品具有高密度和低迁移率的 n 型载流子。我们展示了 LaWN3 中的光响应：富 La 样品的电阻率在低温下增强了 28%，可能由于缺陷捕获机制。LaWN3 的物理性质对阳离子化学计量高度敏感，就像许多氧化物钙钛矿一样，因此需要精确的成分控制以利用在这种氮化物钙钛矿中观察到的有趣性质。
引用
@article{arxiv.2305.00098,
title = {Structural and Optoelectronic Properties of Thin Film LaWN$_3$},
author = {Rebecca W. Smaha and John S. Mangum and Ian A. Leahy and Julian Calder and Matthew P. Hautzinger and Christopher P. Muzzillo and Craig L. Perkins and Kevin R. Talley and Serena Eley and Prashun Gorai and Sage R. Bauers and Andriy Zakutayev},
journal= {arXiv preprint arXiv:2305.00098},
year = {2023}
}