利用变分自编码器揭示铁电 $Hf_{0.5}Zr_{0.5}O_2$ 薄膜的结构-性能关联
材料科学
2025-01-10 v1
摘要
尽管 （HZO）薄膜在现代纳米电子器件中具有巨大的潜力，但其晶粒多晶结构与电气性能之间的相互作用仍不为人所了解。本文提出一种新框架，将相场（PF）建模与变分自编码器（VAEs）相结合，用于探索 HZO 多晶结构的结构-性能关联。利用 PF 模拟，我们系统地通过变化关键材料参数（包括晶粒尺寸、极性晶粒比例和晶体取向）构建了高保真的 循环数据集。VAEs 有效地将 循环压缩到低维潜空间中，捕捉电气特性的同时解耦了复杂材料参数之间的相互依赖性。我们进一步演示了一种基于 VAE 的逆向设计方法，用于优化 循环特征，实现针对器件特定关键绩效指标（KPI）（包括 coercive field、remanent polarization 和循环面积）的定制化设计。该方法为系统性地探索和优化铁电纳米电子器件的材料设计空间提供了一条新途径。
引用
@article{arxiv.2501.05312,
title = {Unveiling structure-property correlations in ferroelectric $Hf_{0.5}Zr_{0.5}O_2$ films using variational autoencoders},
author = {Kévin Alhada-Lahbabi and Brice Gautier and Damien Deleruyelle and Grégoire Magagnin},
journal= {arXiv preprint arXiv:2501.05312},
year = {2025}
}