铁电二氧化铪基薄膜中的超大极化
材料科学
2024-03-19 v1
摘要
二氧化铪基铁电体已成为一类极具价值的纳米尺度电子功能材料,在下一代存储与逻辑器件中展现出巨大潜力。然而,目前无论在技术还是科学层面,都亟需更稳健的铁电性能以及对极化机制的更深入理解。本文报道了氧缺陷 Hf0.5Zr0.5O2 薄膜的特性,其在室温(1 kHz)下具有 387 uC cm-2 的超大剩余极化。结构表征在这些 Hf0.5Zr0.5O2 薄膜中识别出一种新的铁电单斜 Pc 相。原位 STEM 测量证实了氧原子的极化位移,这些氧原子在施加直流偏压电场下于 Pc 结构中上下移动,显示出巨大的位移(1.6 A)。DFT 计算优化了 Pc 结构,并预测了较大的极化。铁电单斜相与正交相的共存是这种优异铁电性能的成因。这些发现为二氧化铪基铁电体在集成铁电器件、能量收集和执行器等领域的应用前景提供了有力支撑。
引用
@article{arxiv.2403.11777,
title = {Ultralarge polarization in ferroelectric hafnia-based thin films},
author = {Han Wu and Kun Lin and Qinghua Zhang and Qian Yu and Xiaoqian Fu and Qiang Li and Meera Cheviri and Oswaldo Dieguez and Shuai Xu and Lin Gu and Yili Cao and Jiaou Wang and Zhen Wang and Yu Chen and Huanhua Wang and Jinxia Deng and Jun Miao and Xianran Xing},
journal= {arXiv preprint arXiv:2403.11777},
year = {2024}
}