基于热力学方法的薄膜型铁电-半导体材料中纳米域调控
材料科学
2007-05-23 v1
摘要
我们提出了一种利用原子力显微镜电场进行薄膜型铁电-半导体材料中纳米域调控的热力学理论。我们对现有的域形成热力学模型进行了修改，考虑了德布鲁斯屏蔽效应以及因尖锥端与样品表面间的电子流导致的缓慢表面电荷层重新充电的问题。在计算BaTiO3、PbZrxTi1-xO3和LiTaO3铁电-半导体薄膜中实际观察到的纳米域尺寸时，首次得出了与现存方法得到的过大结果不同的结果。我们表明，域胞的去极化电场能量、德布鲁斯屏蔽效应以及在高电压下的场发射会导致平衡域尺寸的显著减小。首次我们发现，域半径并不会随着应用电压的减小而持续减小：当将特定电压施加于尖锥端时，域会以非零半径出现。该结果完全符合在PbZrxTi1-xO3和LiTaO3薄膜中观察到的阈值域记录现象。这种阈值域形成类似于第一阶相变。我们希望这些结果能帮助人们确定必要的记录条件和合适的铁电介质，以获得在广泛电压范围内具有最小横向尺寸的稳定域。
引用
@article{arxiv.cond-mat/0509450,
title = {Thermodynamical approach to nanodomain tailoring in thin ferroelectric-semiconductor films},
author = {Anna N. Morozovska and Eugene A. Eliseev},
journal= {arXiv preprint arXiv:cond-mat/0509450},
year = {2007}
}
备注
23 pages, 10 figures