Layer thickness and interface dependent ferroelectric properties of HfO2 based heterostructures

铁电性 材料科学 异质结 光电子学 极化(电化学) 图层(电子) 外推法 凝聚态物理 薄膜 电介质 原子层沉积 纳米技术 极地的
作者
Meng-Qiu Chen,Shou-heng Guo,Tian-Zhe Wan,Xi‐Bo Li
出处
期刊:Journal of Applied Physics [American Institute of Physics]
卷期号:140 (13)
标识
DOI:10.1063/5.0349439
摘要

The excellent ferroelectric properties of HfO2 based thin films enable their promising applications in next-generation ferroelectric devices, yet physical mechanism tuning their ferroelectric properties is still lacking. Here, four different stable t/o/t sandwich heterostructures containing middle, relaxed o-HfO2 layers, interfacial, and fixed terminated t-HfO2 or t-ZrO2 layers are built to explore the stacking, interfacial, and thickness effect on ferroelectric properties. Applying a (C:N) pathway to t/o/t with thickness below 2.35 nm, the calculated spontaneous ferroelectric polarization (Ps) and switching barrier (Ea) show nearly positive linear relationship with layer thickness, and Ps is mainly contributed by atomic displacements in o-HfO2 layers, which is also interfacial dependent. Accordingly, layer thickness ferroelectric phases for t/o/t heterostructures are further mapped out by the linear extrapolation method, and the critical thickness for the emergence of Ps (1.33–1.84 nm), reproduction of the Ps value (4.05–4.76 nm), and Ea value of bulk o-HfO2 (6.70–8.70 nm) are given. While introducing oxygen vacancies to interfacial layers, the calculated Ps and Ea values of ultrathin t/o/t are close to those of bulk o-HfO2. Our study could give guidance for HfO2 based ferroelectric devices in experiments.

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
sen123发布了新的文献求助10
刚刚
SinnyMou完成签到,获得积分10
1秒前
文文发布了新的文献求助10
1秒前
小科研的应助被彩虹糖采纳,获得15
1秒前
吕二七发布了新的文献求助10
1秒前
yan完成签到 ,获得积分10
2秒前
啊哈发布了新的文献求助10
2秒前
钟必能发布了新的文献求助10
2秒前
为伊消得77完成签到 ,获得积分10
2秒前
Dale发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
3秒前
3秒前
漂亮的锦程完成签到,获得积分20
3秒前
达利园完成签到,获得积分10
4秒前
如意向薇发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
4秒前
ssdsdsd发布了新的文献求助10
4秒前
nonoke发布了新的文献求助10
5秒前
liuhy发布了新的文献求助10
5秒前
笨笨发布了新的文献求助10
5秒前
hyman1218完成签到 ,获得积分10
5秒前
英俊糖豆完成签到,获得积分10
5秒前
天天快乐的应助被王明宇采纳,获得10
5秒前
LL路完成签到 ,获得积分10
5秒前
恶食大王王嘉然完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
888完成签到,获得积分10
6秒前
7秒前
小包谷完成签到,获得积分10
7秒前
菠萝吹雪完成签到,获得积分10
7秒前
希望天下0贩的0的应助被fivezcy采纳,获得10
7秒前
不安迎海发布了新的文献求助10
8秒前
8秒前
8秒前
煎饼煎饼完成签到,获得积分10
8秒前
陈小露发布了新的文献求助10
9秒前
雨落千年的应助被犹豫晓啸采纳,获得10
9秒前
9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
Les Mantodea De Guyane 2000
Energie-Contracting 1500
Klimaschutzrecht durch den Energiesektor im Mehrebenensystem – Ein Rechtsvergleich 1000
Stochastic Models in Operations Research,Vol. 2 600
Guidelines for fracture-safe and fatigue-reliable design of steel structures 600
Problems and Solutions for Integer and Combinatorial Optimization: Building Skills in Discrete Optimization 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8026985
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9467959
关于积分的说明 21229181
捐赠科研通 7597686
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3387656
关于科研通互助平台的介绍 2520220
邀请新用户注册赠送积分活动 2424053