Defect‐Mediated Polarization Stabilization Mechanism in Metal‐Ferroelectric Interfaces

材料科学 铁电性 极化(电化学) 压电响应力显微镜 密度泛函理论 化学物理 光谱学 电子能量损失谱 凝聚态物理 异质结 光电子学 纳米尺度 氧化物 扫描透射电子显微镜 纳米技术 力谱学 极地的 氧气 磁畴壁(磁性) 空位缺陷 激发极化
作者
Chaojie Du,Francisco Guzmán,Z Q Wang,Toshihiro Aoki,Ruqian Wu,Darrell G. Schlom,Xiaoqing Pan
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
标识
DOI:10.1002/adfm.76290
摘要

ABSTRACT Ferroelectric oxide heterostructures provide a versatile foundation for functional electronics, yet their performance is often hindered by the difficulty of manipulating domain states in ferroelectric films. Understanding the coupling between interfacial defects and polarization stability remains a central challenge for nanoscale ferroelectrics. This study investigates atomic‐scale mechanisms that influence the as‐grown polarization orientation in a BiFeO 3 /La 0.7 Sr 0.3 MnO 3 (BFO/LSMO) heterostructure. Utilizing piezoresponse force microscopy (PFM) and advanced aberration‐corrected STEM combined with energy dispersive spectroscopy (EDS), electron energy loss spectroscopy (EELS), and 4D‐STEM, we precisely mapped the polarization state and interfacial chemistry. A dual‐charge compensation mechanism is identified in which Sr cation diffusion into Bi vacancies is accompanied by the accumulation of oxygen vacancies at the interface. This synergistic mechanism promotes a strong built‐in field at the interface that electrostatically stabilizes the polar interface, leading to a large out‐of‐plane Fe displacement near the interface. Density functional theory (DFT) calculations further confirm that the Fe displacement increase is critically affected by the atomic plane positions of the oxygen vacancies relative to the diffused Sr atoms. The polarization remains robustly switchable under repeated cycling, demonstrating its viability for device operation. This work establishes atomic‐scale defect engineering as an effective strategy for stabilizing and manipulating domain states in ferroelectric thin films.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
张境文发布了新的文献求助20
1秒前
科研通AI6.4应助天空f采纳,获得10
1秒前
小南应助王海祥采纳,获得30
1秒前
科研通AI6.2应助王海祥采纳,获得10
1秒前
1秒前
ling22发布了新的文献求助10
1秒前
科研通AI6.4应助fate8680采纳,获得10
2秒前
Sharley发布了新的文献求助10
2秒前
3秒前
Dorren发布了新的文献求助10
3秒前
牙膏完成签到,获得积分10
3秒前
专一的思菱完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
4秒前
4秒前
5秒前
jackzzs完成签到,获得积分10
5秒前
乃神发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
pigdi发布了新的文献求助10
6秒前
大个应助骑猪兜风采纳,获得10
7秒前
77发布了新的文献求助10
7秒前
8秒前
8秒前
8秒前
9秒前
JoymeansU发布了新的文献求助10
9秒前
酷波er应助乃神采纳,获得10
9秒前
9秒前
诚心巧凡完成签到 ,获得积分20
10秒前
只只发布了新的文献求助10
10秒前
呆萌的背包完成签到,获得积分10
11秒前
11秒前
11秒前
乘枫完成签到,获得积分10
12秒前
英姑应助cr7采纳,获得10
12秒前
酷波er应助cr7采纳,获得10
13秒前
lxj5983发布了新的文献求助10
14秒前
14秒前
15秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
The anomeric effect 1000
Principles of town planning: translating concepts to applications 1000
1 Peter and Christ's Descent to the Dead in Its Early Christian Reception 700
Nature-Inspired Computing: Concepts, Methodologies, Tools, and Applications 600
Perfectionism in School 600
Organizational Behavior 510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7730629
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9282195
关于积分的说明 20149302
捐赠科研通 7308145
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3303486
关于科研通互助平台的介绍 2456371
邀请新用户注册赠送积分活动 2312045