Pressure on charged domain walls and additional imprint mechanism in ferroelectrics
分析了自由电荷对电场作用下带电铁电畴壁局部压力的影响。在考虑自由电荷对束缚极化电荷的全部或部分补偿的情况下,导出了带电畴壁局部压力的一般公式。结果表明,补偿可以导致一个非常强烈的减少从电场施加在墙上的压力。在某些情况下,这种压力可以由小的非线性效应控制。结果表明,即使在自由载流子迁移率很高的情况下,束缚极化电荷的自由电荷补偿也会导致畴壁迁移率的显著降低。这种迁移率的降低引起了一个额外的压印机制,它可能在铁电材料的开关特性中起重要作用。的补偿带电畴壁上的压力降低的效果示出的情况下,180度的铁电畴壁和90度的铁电畴壁的头对头配置的自发极化矢量。
2007-02-15 cond-mat.mtrl-sci
Bulk Ferroelectric Heterostructures: Imprinted Actuators
本研究通过元素分区构建畴工程块体铁电异质结构,实现对畴切换的全面控制,获得创纪录的0.9%剪切应变,推动无铅压电器件发展。
2025-09-07 cond-mat.mtrl-sci
The Interplay Between Imprint, Wake-Up Like Effects and Domains in Ferroelectric AlScN
本文通过I-V、P-E测量和SEM结构分析,揭示铁电AlScN中固有印记与小回线共同导致类唤醒效应,并阐明初始畴通过畴壁运动降低矫顽场的机制。
2023-10-26 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Selecting Steady and Transient Photocurrent Response in BaTiO3 Films
在BaTiO 3薄膜的铁电极化和短路光电流已经研究了不同的接触配置,允许测量的光响应和极化下存在的大或可忽略的压印场。结果发现,在所有情况下,光电流的方向是由去极化场,并最终由膜极化,与一个可以忽略不计的贡献的印记电场。然而,显着的差异,发现在其时间依赖性的光响应。而在存在的印记,稳定的光电流观察到在适当的照明下,瞬态光电流产生的印记。有人认为,这种独特的行为是由不同的肖特基势垒高度的电极,从而提供了一个简单的方法来调整薄膜的光响应。这些发现可用于铁电存储器的电光读出和写入。
2015-07-06 cond-mat.mtrl-sci
Three Million Years Opposite State Data Retention in Partially Switched Wurtzite Ferroelectrics
University of Kiel(基尔大学);NaMLab gGmbH(NaMLab有限公司);Fraunhofer Institute for Silicon Technology(弗劳恩霍夫硅技术研究所);TU Dresden(德累斯顿工业大学)
研究基于纤锌矿结构铁电体的铁电存储器,通过结合开关动力学与注入模型,采用部分极化切换存储数据,可提升反向状态保留、耐久性等性能,是改善大自发极化铁电器件操作的有前景策略。
2026-09-09 cond-mat.mtrl-sci
Fatigue and retention in the growth window of ferroelectric Hf0.5Zr0.5O2 thin films
外延生长窗口的Hf0.5Zr0.5O2的建立考虑到主要的铁电性能,薄膜必须同时呈现:高的反射极化,低疲劳和长的保留。薄膜和压印领域中的缺陷取决于沉积温度和氧压,分别对疲劳和保持力产生影响。疲劳随着衬底温度和压力而增加,如果使用低温,则保持时间短。当考虑所有主要的铁电性质(剩磁、耐久性和保持性)时,铁电Hf0.5Zr0.5O2的外延稳定的生长窗口较窄,但沉积温度和压力范围仍然足够宽。
2020-08-17 cond-mat.mtrl-sci
A Novel Decoupling Method for Investigating Distinct Domain Evolution in Ferroelectric Film
School of Electronic and Computer Engineering, Peking University(北京大学电子与计算机工程学院);School of Integrated Circuits, Peking University(北京大学集成电路学院)
该研究针对传统极化表征技术无法分析铁电薄膜畴相关可靠性机制的问题,提出三畴模型结合互补开关电流测量的畴解耦方法,可定量追踪畴演化,为研究铁电器件可靠性现象提供新途径。
2026-08-25 cond-mat.mtrl-sci
Polarization rotation in a ferroelectric BaTiO$_3$ film through low-energy He-implantation
本研究提出低能He离子注入法,通过改变BaTiO$_3$薄膜顶部应变实现畴态转变,提升畴均匀性并获得对称开关特性,为集成器件及相关应用提供通用的畴工程方案。
2024-12-13 cond-mat.mtrl-sci
Peak splitting and bias fields in ferroelectric hafnia mediated by interface charge effects
该研究通过在不同电容器叠层中引入氧化铌层,结合XPS与TEM表征,揭示界面带电空位和电荷俘获形成的偏置场如何导致或消除铁电氧化铪初始态的峰分裂与印记。
2025-03-14 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
The effect of boron incorporation on leakage and wake-up in ferroelectric Al_{1-x}Sc_xN
本文研究硼掺入对铁电Al_{1-x}Sc_xN薄膜的影响,发现硼可降低漏电流、增大矫顽场并改变极性生长,使唤醒效应随硼含量增加而增强。
2025-03-11 cond-mat.mtrl-sci
Piezoelectric control of the magnetic anisotropy via interface strain coupling in a composite multiferroic structure
本文从理论上研究了通过应变介导的磁电相互作用耦合的铁电/铁磁异质结构中的磁动力学。我们预测一个电场诱导的磁开关在垂直于磁晶易轴的平面,并追溯到这种效果的压电控制的磁弹性耦合。我们还研究了剩磁和电矫顽力。
2012-05-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Octahedral rotation patterns in strained EuFeO3 and other Pbnm perovskite films: Implications for hybrid improper ferroelectricity
我们报道了在Pbnm型钙钛矿薄膜中外延应变与同相旋转轴的晶体学取向和A位位移之间的关系。在立方或菱面体衬底上的EuFeO 3薄膜在2%压缩到0.9%拉伸的应变状态下的同步辐射衍射测量表现出a-a+c-和a+a-c-旋转模式的组合。我们比较EuFeO 3的行为与以前报道的实验和理论工作的应变Pbnm型薄膜上的非正交衬底,以及额外的测量从LaGaO 3,LaFeO 3,和Eu0.7Sr0.3MnO3薄膜SrTiO 3。从不同的材料系统编译的结果揭示了一个一般的应变依赖性,其中压缩应变强烈有利于a-a+c-和a+a-c-旋转模式和拉伸应变弱有利于a-a-c+结构。相比之下,EuFeO 3膜生长在Pbnm型GdScO 3下2.3%的拉伸应变采取从基板上压印的均匀的a-a+c-旋转图案,尽管应变能的考虑,有利于a-a-c+图案。这些结果表明,使用基板压印作为一个更强大的路线比应变调整晶体取向的八面体旋转和A-网站的位移需要实现旋转诱导的混合不适当的铁电性氧化物异质结构。
2016-06-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Record High Polarization at 2V and Imprint-free operation in Superlattice HfO2-ZrO2 by Proper Tuning of Ferro and Antiferroelectricity
本研究通过调控HfO2-ZrO2超晶格中铁电与反铁电相,实现了2V电压下创纪录的76微库仑每平方厘米可切换极化及无印记开关,并阐明两种疲劳机制,为神经形态训练应用优化铁电器件提供了策略。
2025-09-08 cond-mat.mtrl-sci
Electron and hole doping of monolayer WSe2 induced by twisted ferroelectric hexagonal boron nitride
本研究发现折叠扭转 hBN 的铁电极化可在相邻单层 WSe2 中诱导局部 n/p 型掺杂,并以 WSe2 作为光学探针实现掺杂类型与密度的界面位置调控。
2023-12-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Recent Developments in Electromechanical Probing on the Nanoscale: Vector and Spectroscopic Imaging, Resolution, and Molecular Orientation Mapping
电和机械现象之间的强耦合以及可切换极化的存在使得铁电材料能够应用于非易失性存储器(FeRAM)、数据存储和铁电光刻。了解无机铁电体的局部功能,包括晶体取向,压电响应,弹性和极化切换机制,需要探测材料的结构和性能上的一个单一的铁电颗粒或域的水平。在这里,我提出了最近的研究机电,机械和光谱表征铁电材料的扫描探针显微镜。三维机电成像,称为矢量压电响应力显微镜,提出。分析了金属烤瓷的纳米电力学,包括耦合电弹场结构和针尖-表面接触力学。这建立了一个完整的连续介质力学描述的PFM和原子力声学显微镜成像机制。分析了局域极化开关的机理。磁滞回线的形状被示出由形成的瞬态域下面的尖端,其大小与尖端偏置的增加。介绍了一种能反映开关过程相关特性的光谱成像技术,如压印偏压、钉扎强度、反射率和饱和响应等。最后,介绍了PFM和矢量PFM成像中局部晶体学和分子取向和无序的分辨率。
2005-11-15 cond-mat.mtrl-sci
Electric-field Induced Reversible Switching of the Magnetic Easy-axis in Co/BiFeO3/SrRuO3/SrTiO3 Heterostructures
由多铁性实现的磁性的电场(E场)控制具有彻底改变受高能量耗散困扰的当前存储器装置的前景的潜力。到目前为止,这种电场控制的多铁性方案在室温下仅使用在DyScO 3(参考文献1和2)上生长的BiFeO 3(BFO)膜来证明,DyScO 3是一种独特且昂贵的衬底,其在BFO中产生特定的铁电畴图案。在这里,我们展示了可逆的电场诱导开关的Co层的磁性状态的Co/BFO(001)薄膜异质结构上的SrTiO 3衬底上制造。Co层的矫顽力和剩磁的角度依赖性表明,由于在BFO上交替施加正、负电压脉冲,其易磁化轴在SrTiO 3的(100)和(110)晶向之间可逆地来回切换45°。Co层的介电常数随电压的变化在两种状态之间表现出滞后行为。为了解释这一现象,我们还首次利用中子衍射测量了BFO薄膜中反铁磁G型畴的精确倾斜角。这些结果提出了一种途径,以实现低功耗和非易失性磁电子器件的硅晶片上集成BFO为基础的设备。
2016-11-22 cond-mat.mtrl-sci
Subcoercive and multilevel ferroelastic remnant states with resistive readout
铁电器件使用它们的电极化的强度铁电顺序作为存储器应用的开关和存储物理量。然而,应用程序需要额外的内置物理量和存储器范例。我们建议利用铁电体的多铁性,利用铁弹性来产生残余应变,通过逆压电手段对材料施加应力后持续存在。虽然需要大的电场来切换极化,但这里写入发生在亚矫顽低得多的场值下,这可以有效地压印多个残余应变状态。一个原理验证设备,与最简单的和非优化的电阻应变检测设计,在这里展示了13个记忆状态的高再现性和可靠性。在低功耗和有限的设备疲劳的相关优势,使我们的方法相关的应用。
2014-06-13 cond-mat.mtrl-sci
Polarization-controlled volatile ferroelectric and capacitive switching in Sn$_2$P$_2$S$_6$
在硬件层面支持神经形态计算的智能电子电路需要具有忆阻、忆容和神经形态类功能特性的材料;简而言之,电子响应必须取决于电压历史,从而实现学习算法。在这里,我们证明了挥发性铁电开关的Sn $_2$ P $_2$ S $_6$在室温下,并看到初始极化方向强烈地决定了极化开关的属性。特别地,极化切换滞后强烈地由原始极化状态压印,将非线性区域向零偏置移位。作为一个必然结果,极化切换也实现了有效的电容切换,接近受欢迎的忆电容机制。Landau-Ginzburg-Devonshire模拟表明,极化可以控制磁滞回线的形状的一种机制是存在带电畴壁装饰的复极化核的外围。这些墙反对的增长的开关域,有利于回开关,从而创造了一个可控的挥发性铁电开关的情况。虽然测量是用单晶进行的,但可以通过定制样品厚度、畴壁迁移率和电场来调谐预期的易失性极化切换,从而为智能电子电路的非线性介电特性铺平道路。
2022-08-26 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Fatigue-free ferroelectricity in Hf0.5Zr0.5O2 ultrathin films via interfacial design
针对HfO2基铁电材料的疲劳可靠性难题,通过构建CeO2-x氧海绵异质界面和对称电容器结构的双策略,实现了超10^11次无疲劳开关与超10^12次耐久寿命,为超稳定铪基铁电器件研发奠定基础。
2025-01-12 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Alternating domains with uniaxial and biaxial magnetic anisotropy in epitaxial Fe films on BaTiO3
本文报道了在铁电BaTiO_3衬底上外延铁膜中具有铁弹a-c条畴的畴形成和磁化反转。Fe薄膜在C畴顶面外极化时表现出双轴磁各向异性,而A畴面内晶格伸长通过逆磁致伸缩引起单轴磁弹性各向异性。磁各向异性对称性的强调制导致铁膜中a-c畴图案的完全压印。相邻磁条之间的交换和静磁相互作用进一步影响a和c畴内的磁化反转和斑图形成。
2013-01-07 cond-mat.mtrl-sci
Exchange biasing and electric polarization with YMnO3
我们报告的多铁性YMnO 3的外延薄膜的生长和功能特性。研究表明,在SrTiO_3(111)衬底上用Pt作为种子层,可以获得(0001)织构的外延YMnO_3薄膜。原子力显微镜已被用来观察电畴揭示铁电性质的薄膜。当坡莫合金层上生长的YMnO 3(0001)膜的顶部,交换偏置和增强的介电常数在低温下观察到明确的迹象。共存的反铁磁性和电极化的观察表明,YMnO 3的双铁性特征可以利用在新的设备。
2006-07-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Interfacial Coupling in Multiferroic-Ferromagnet Heterostructures
我们报告本地探针调查BiFeO 3薄膜和铁磁Co0.9Fe0.1层之间的磁相互作用。在Co0.9Fe0.1中的层内交换耦合的约束下,铁磁体中的多铁性印记导致局部磁化和面内BiFeO 3铁电极化的共线布置。磁各向异性是单轴的,并在面内的有效耦合场的顺序为10 mT的推导。作为多铁性层厚度的函数的测量表明,对于3 nm厚的BiFeO 3膜,多铁性层对磁性层的影响变得可以忽略不计。我们归因于这种故障的交换耦合到一个削弱的反铁磁顺序的BiFeO 3薄膜的基础上,我们的X-射线线性二向色性测量。这些观察结果是一致的界面之间的CoFe的时刻和倾斜的反铁磁矩的BiFeO 3交换耦合。
2013-04-19 cond-mat.mtrl-sci
Strain Mediated Voltage Control of Magnetic Anisotropy and Magnetization Reversal in Bismuth Substituted Yttrium Iron Garnet Films and Meso-structures
本文研究了在PMN-PT衬底上通过电压诱导应变调控Bi-YIG薄膜及介观结构的磁各向异性和磁化翻转,实现了易轴90°切换,并展示了其在低能耗存储与神经形态计算中的潜力。
2025-01-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci