多铁性 $\epsilon$-Fe2O3 薄膜中通过局域畴壁运动的非常规铁电翻转
材料科学
2019-08-27 v1
摘要
铁电和多铁性薄膜中的确定性极化反转对于其在纳米电子器件中的应用至关重要。尽管铁电性已被研究近一个世纪，但文献中许多材料所报道的矫顽场和饱和极化数值仍存在重大差异。这引发了关于极化反转背后原子尺度机制的疑问。本文报道了 -Fe2O3 薄膜中的非常规铁电翻转，-Fe2O3 是一种在室温下兼具亚铁磁性和铁电性的材料。高分辨率原位扫描透射电子显微镜（STEM）实验和第一性原理计算表明，-Fe2O3 中的极化反转仅发生在预存畴壁周围，并在 250 - 500 kV/cm 的中等电场下触发局域畴壁运动。计算表明，畴壁处翻转的活化能垒约为 -Fe2O3 畴内最可能转变路径对应能垒的四分之一。此外，畴壁提供了对称性破缺，这被证明是铁电翻转所必需的。-Fe2O3 中的局域极化反转限制了宏观铁电响应，并为如何通过畴结构设计来调控其他相关铁电材料的铁电性能提供了重要线索。
引用
@article{arxiv.1908.09691,
title = {Unconventional Ferroelectric Switching via Local Domain Wall Motion in Multiferroic $\epsilon$-Fe2O3 Films},
author = {Xiangxiang Guan and Lide Yao and Konstantin Z. Rushchanskii and Sampo Inkinen and Richeng Yu and Marjana Ležaić and Florencio Sánchez and Martí Gich and Sebastiaan van Dijken},
journal= {arXiv preprint arXiv:1908.09691},
year = {2019}
}