Dynamics of Field Induced Polarization Reversal in Strained Perovskite Ferroelectric Films with c-oriented Polarization
研究了应变钙钛矿薄膜中$c$取向铁电相的场致极化反转。我们表明，在除了传统的纵向开关机制，当c-取向的偏振矢量改变其模量，纵向横向和横向机制时，偏振的垂直分量是动态混合是可能的。后一个过程可以通过直接突变或初始持续极化翻转场景发生。我们具体说明了PbTiO $_{3}$和BaTiO $_{3}$铁电体的情况下得到的结果，并提出了实验方法，为他们的调查。
2014-03-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Proximity coupling of granular film with ferroelectric substrate and giant electro-resistance effect
我们研究了置于铁电衬底上的颗粒膜中的电子输运。我们发现，颗粒膜的导电性强烈依赖于铁电状态，由于屏蔽效应，修改颗粒膜中的库仑阻塞。特别地，颗粒膜中的电流由铁电极化方向控制。我们发现铁电/颗粒膜系统具有很大的电阻效应。这种效应可用于存储器和电场传感器应用。
2015-05-21 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Evolution of domain structure with electron doping in ferroelectric thin films
为了使它们的静电能最小化，绝缘铁电膜倾向于分裂成相反极化的纳米级“Kittel”畴，它们被不带电的180 $^\circ$畴壁分开。在这里，我报告的自洽解决方案的耦合朗道-金兹伯格-德文希尔和薛定谔方程的电子掺杂铁电薄膜。该模型基于LaAlO $_3$ /SrTiO $_3$界面，其中SrTiO $_3$衬底通过阳离子取代或应变而成为铁电体。我发现，电子掺杂不稳定的Kittel域。随着二维电子密度$n_\mathrm{2D}$的增加，出现向锯齿形畴壁配置的平滑交叉。畴壁带正电荷，但被电子气补偿，电子气附着在畴壁上并屏蔽去极化场。在理想屏蔽的极限下，畴壁接近平坦的头对头结构。极化分布可以由外部偏置电压操纵，并且电子气可以在铁电膜的表面之间切换。
2022-06-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nonvolatile memory effects in hybrid devices of few-layer graphene and ferroelectric polymer films
我们报告的制造和电气特性的少层石墨烯（FLG）设备涂有铁电聚合物层的聚（偏二氟乙烯/三氟乙烯）[P（VDF/TrFE）]。在浮动条件下观察到高度稳定和可靠的电阻变化，这取决于预先施加的背栅电压。混合FLG-P（VDF/TrFE）器件中的非易失性存储器功能归因于由P（VDF/TrFE）层的铁电极化引起的反射电场。
2009-04-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Patterning of dielectric nanoparticles using dielectrophoretic forces generated by ferroelectric polydomain films
本文从理论上研究了电中性粒子在铁电畴图形产生的非均匀电场中所受的介电泳力。几位研究人员已经表明，在铁电单晶中具有给定几何形状的人工制备的畴图案代表了使用介电泳力图案化介电纳米物体的简单而灵活的方法。介电电泳力的来源是强且高度不均匀（杂散）的电场，其存在于铁电膜表面处的铁电畴壁附近。我们分析了介电电泳力的模型中的铁电薄膜的厚度与层状180 ${}^\circ$域图案。计算了考虑自由电荷屏蔽效应时，薄膜上表面上方离子液体中杂散场的空间分布的解析公式。给出了畴型产生的介电泳力的空间分布。数值模拟表明，铁电畴壁和铁电膜的表面的交叉点表示在所谓的正介电电泳的情况下的介电纳米粒子的陷阱。电中性的电介质纳米粒子，自由电荷屏蔽由于液体的离子性质，域图案的几何形状，和布朗运动的纳米粒子的沉积机制和沉积图案的稳定性的影响进行了讨论。
2010-03-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectric control of Néel vector in L10 type of antiferromagnetic films
如何有效地利用电学方法操纵反铁磁粒子的Néel矢量是当前反铁磁自旋电子学研究的热点之一。本工作采用第一性原理计算研究了AFM L10-MnPt/BaTiO 3双层结构中铁电磁性的控制。研究了铁电极化反转对不同界面结构的L10-MnPt薄膜磁晶各向异性的影响。我们的研究结果预测了一个大的垂直MCA在L10-MnPt膜与Pt-O界面，而面内MCA与Mn-O界面时，他们与铁电BaTiO 3的接口。此外，两个接口的MCA的大小可以有效地调制由BaTiO 3的极化反转。基于二阶微扰理论分析了MCA的铁电控制，认为MCA的铁电控制主要是铁电极化驱动Pt-5d轨道占据在费米能级附近的重新分布。特别是对于Mn-O界面，通过反转铁电极化，在一定的膜厚下，Néel矢量可以在面内[100]和[110]方向之间切换，甚至从面内到面外。我们的研究结果为L10反铁磁体中Néel矢量的铁电控制提供了一个非易失性的概念，这将促进反铁磁体磁电效应的实验研究，并促进其在低功耗自旋电子存储器件中的应用.
2021-10-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Following Strain-Induced Mosaicity Changes of Ferroelectric Thin Films by Ultrafast Reciprocal Space Mapping
利用超快X射线衍射（UXRD）实验研究了铁电体PbZr0. 2Ti0. 8O3（PZT）薄膜中的相干声子传播，并将其作为时间分辨倒易空间映射（RSM）分析，以同时观察面内和面外结构动力学。的PZT的马赛克结构导致耦合的激发面外膨胀到面内晶格动力学上的皮秒时间尺度，这是没有观察到的面外压缩。
2013-01-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tuning the Polar States of Ferroelectric Films via Surface Charges and Flexoelectricity
使用自洽的Landau-Ginzburg-Devonshire方法，我们模拟和分析了自发形成的域结构的铁电薄膜覆盖的特定性质的表面屏蔽电荷（Bardeen型表面状态）。因此，我们认为筛选和域的形成之间的竞争作为替代方法，以减少静电能量和显示不寻常的特性的分布的极化，电场和弹性场的条件下的表面屏蔽长度和flexocoupling强度。我们已经建立了薄膜的临界厚度和顺电相的转变温度强烈依赖于Barclay屏蔽长度，而flexocoupling影响极化旋转和闭合域结构，并在远离顶部开放表面的薄膜深度中诱导带状纳米级域。因此，表面屏蔽（源自例如环境离子或表面状态的吸附）和挠曲耦合的联合作用可以显著地改变薄铁电膜的极性和机电性质。
2017-04-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Order-Disorder Ferroelectric Transition of Strained SrTiO3
SrTiO 3是一种初期铁电体，被认为在受到机械应力或合金化时表现出原型位移、软模式铁电体转变。我们使用高角度的环形暗场扫描透射电子显微镜成像，揭示局部极性区域在室温下，顺电相应变SrTiO 3薄膜，在低温下进行铁电转变。这些薄膜含有纳米尺寸的域，其中钛柱被移位。相比之下，这些纳米畴在未应变的膜中不存在，其不会变成铁电体。结果表明，应变SrTiO_3的铁电相变是有序-无序相变。我们讨论的影响的结果上的性质的钛酸锶的铁电转变。
2020-08-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Surface Screening Mechanisms in Ferroelectric Thin Films and its Effect on Polarization Dynamics and Domain Structures
70多年来，铁电材料一直是凝聚态物理和材料科学的核心研究课题之一，其基础研究和应用研究共同推动着铁电材料的发展。然而，铁电表面，铁电薄膜和纳米结构的关键组成部分，仍然提出了一个重大的理论，甚至概念上的挑战。实际上，铁电相本身的稳定性需要极化电荷的屏蔽。在表面，这可能导致材料的铁电和半导体性质之间的耦合，或者与表面（电）化学的耦合，远远超出了适用于铁电界面的经典模型。本文综述了近年来铁电体表面屏蔽现象的研究进展。我们提供了一个简要的概述，铁电表面的物理学的历史认识，现有的理论模型，既引入屏蔽机制，并探讨屏蔽和相关方面的铁电功能从相稳定性本身的关系。鉴于大多数铁电体存在于多畴状态，我们专注于使用扫描探针显微镜技术的屏蔽现象的本地研究。我们讨论了铁电表面的静态和动态现象，以及横向运输，光，化学和压力刺激下观察到的现象的最新研究。我们还注意到，离子屏蔽的需要，使极化切换耦合的物理-电化学过程，并讨论了非平凡的现象，如混乱的行为在域切换，源于此。
2016-12-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spherulite-enhanced Macroscopic Polarization in Molecular Ferroelectric Films from Vacuum Deposition
针对分子铁电薄膜宏观铁电行为罕见的问题，该研究以DC-MBI薄膜为对象，揭示致密球晶与多孔微结构之间的竞争，证明中等温度退火促进球晶形成并实现宏观极化切换，从而提出微观结构密度是决定宏观铁电性能的关键因素。
2024-05-05 cond-mat.mes-hall
Electrochemical ferroelectric switching: The origin of polarization reversal in ultrathin films
与预期相反，最近已经在暴露于空气的纳米（1 nm）铁电膜中观察到了稳健的可切换铁电性[V. Garcia $et$ $al.$，Nature { \bf 460}，81（2009）]。基于第一性原理计算，我们表明，该系统不闪烁，除非带电缺陷或吸附物形成在表面。我们认为电化学过程是这种电荷最有可能的来源。薄膜的铁电极化与极化时氧化还原过程在其表面产生的束缚电荷相适应。这反过来又改变了底部电极界面处的能带排列，解释了观察到的隧穿电阻。我们的结论是支持不同的电化学方案计算的能量。
2012-01-09 cond-mat.mes-hall
Ferroelectric AlBN Films by Molecular Beam Epitaxy
本研究通过分子束外延在Nb2N电极上生长AlBN薄膜，发现其具有铁电性，剩余极化15 uC/cm2，矫顽场1.45 MV/cm，因漏电导致唤醒不完整，但保留AlN超宽带隙，可外延集成于GaN/AlN，为电子、光子和存储器件提供新机遇。
2024-07-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Nanoscale reversal of stable room temperature ferroelectric polarization in organic croconic acid thin films
在2010年发现，在有机铁电体中，晶体形式的克酮酸具有最高的极化。在从电子设备中消除有毒物质的背景下，克酮酸作为可升华的无铅铁电体具有很大的潜力。然而，其薄膜的铁电性能的研究仅处于早期阶段，其在纳米器件中的能力是未知的。在这项工作中，我们证明，在纳米铁电开关，稳定和持久的室温极化，没有泄漏电流的克酮酸薄膜。因此，我们表明，它是一个很有前途的无铅有机铁电集成在纳米器件。具有挑战性的开关电流和极化反转表征在纳米级的压电响应力显微镜，极化开关电流谱和并发机电应变响应的独特组合。事实上，这种组合可以帮助合理化，否则不对称的极化电压数据和失真的滞后，由于低于背景噪声的电流跳跃，这是统计上洗掉宏结，但在纳米尺度变得普遍。这些结果是有效的，无论铁电体的性质，有机或无机。除了克酮酸作为生态铁电材料在器件中的潜力之外，我们对清晰的纳米级极化开关电流的检测为纳米级极化反转机制的基本理解和技术应用铺平了道路。
2021-04-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
In-Plane Ferroelectric Tunnel Junction
铁电材料是实现非易失性存储器的重要平台。到目前为止，现有的铁电存储器器件利用铁电薄膜中的面外极化。本文提出了一种基于面内极化铁电薄膜的新型随机存取存储器（RAM），称为“面内铁电隧道结”。与传统的动态RAM相比，该方案除了具有非易失性、低功耗和写操作速度快等优点外，还具有读操作速度快和非破坏性的优点，从而克服了当前铁电RAM普遍存在的先读后写问题。最近发现的室温铁电IV-VI族半导体薄膜是实现我们的建议的一个很有前途的材料平台。
2019-02-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Electrodynamics of ferroelectric films with negative capacitance
本文建立了一个关于具有180°极化取向畴的周期性畴结构铁电超薄膜的电动力学响应的理论。该理论的焦点是PDT诱导的去极化场自然产生的负电容现象。我们推导出与整个频率范围内的PDT动力学相关的频率依赖性介电常数。我们发现了太赫兹谱带中畴振荡的谐振模式和反射太赫兹光束相位中的奇异点，它们与负电容密切相关。我们的研究结果提供了一个平台，太赫兹负电容为基础的铁电薄膜的光学和工程的ε近零等离子体太赫兹超材料。
2018-03-10 cond-mat.mes-hall
From atomic layer to the bulk: low-temperature atomistic structure, ferroelectric and electronic properties of SnTe films
SnTe具有与其弱非平凡能带拓扑结构竞争的铁电性：在高对称性岩盐结构中-其固有电偶极子被淬灭-这种材料形成金属表面带，但在其菱形基态配置中-具有非零自发电偶极子-晶体对称性降低，并且不能保证表面电子带的存在。在这里，铁电耦合的类型和范围从2到40 AL的SnTe膜的原子和电子结构的检查独立的样品，原子层逐渐增加。4铝SnTe薄膜是反铁电耦合的，而较厚的独立的SnTe薄膜是铁电耦合的。电子带隙从2 AL减小到40 AL，但由于结构的菱形性质，它不会闭合。这些结果桥接结构的SnTe薄膜从单层到散装。
2019-04-02 cond-mat.mes-hall
Enhanced ferroelectricity in epitaxial Hf0.5Zr0.5O2 thin films integrated with Si(001) using SrTiO3 templates
利用SrTiO_3模板在Si（001）衬底上制备了Hf0.5Zr0.5O_2和La_（2/3）Sr_（1/3）MnO_3底电极的外延层。Hf0.5Zr0.5O2薄膜的性能比SrTiO 3（001）单晶衬底上的等效薄膜有所提高。薄膜厚度小于10 nm，剩余极化率高达34 μ C/cm ~ 2。Hf0.5Zr0.5O2电容器在工作电压为4 V时，保持时间远超过10年，耐疲劳寿命高达109次。使用SrTiO 3模板在Si（001）上外延Hf0.5Zr0.5O2薄膜所显示的强大的铁电性能为基于外延HfO 2的新兴存储器件在硅上的单片集成铺平了道路。
2019-06-05 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Electronic ferroelectricity and magneto-electric effect in phase separated magnetic oxidesElectronic ferroelectricity and magneto-electric effect in phase separated magnetic oxides
本文研究磁性氧化物（MO）薄膜中的相分离态。我们证明了这些态具有非零的电极化的强度。此外，极化与膜中磁化强度的空间分布密切相关。具有相反极化和相反磁位形的极化态是简并的。外部电场消除简并允许在两种状态之间切换。因此，可以用外部电场控制相分离MO薄膜的电极化的强度和磁结构。
2019-09-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
