二维反铁电隧道结
材料科学
2021-02-09 v3
摘要
铁电隧道结（FTJs）由两个金属电极以薄铁电势垒隔开构成，近来作为纳米级阻变器件在技术应用中引起显著兴趣。迄今，大多数现有FTJ基于钙钛矿氧化物势垒层。二维（2D）范德瓦尔斯铁电材料的最新发现，为实现具有新功能与纳米级尺寸的隧道结开辟了新途径。由于这些材料中原子层间耦合较弱，层间相对偶极取向可由外加电压控制。这允许铁电与反铁电有序之间的转变，导致电子结构的显著变化。在此，我们提出基于双层InX（X = S, Se, Te）势垒与不同2D电极来实现利用此新功能的2D反铁电隧道结（AFTJs）。利用第一性原理密度泛函理论计算，我们证明InX双层展现出由可观能垒分隔的稳定铁电与反铁电态，从而支持这些态间的非易失切换。利用电子输运的量子力学建模，我们探究了穿过InS范德瓦尔斯双层的面内与面外隧穿，并预测了由铁电-反铁电有序转变驱动的巨隧穿电致电阻（TER）效应与多重非易失电阻态。我们的提案为利用2D AFTJ实现具超高存储密度的纳米级存储器件开辟了新途径。
引用
@article{arxiv.2001.01639,
title = {Two-dimensional antiferroelectric tunnel junction},
author = {Jun Ding and Ding-Fu Shao and Ming Li and Li-Wei Wen and Evgeny Y. Tsymbal},
journal= {arXiv preprint arXiv:2001.01639},
year = {2021}
}