非化学计量比的Hf(Zr)1+xO2稳定性和铁电性的起源

The origin of stability and ferroelectricity in non-stoichiometric rhombohedral Hf(Zr)1+xO2

陶蕾 ¹张艳芳 ¹杜世萱²

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作者信息

1. School of Physical Sciences,University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China
2. Institute of Physics,Chinese Academy of Sciences,Beijing 100190,China;School of Physical Sciences,University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China;Songshan Lake Materials Laboratory,Dongguan 523808,China
折叠

摘要

铪基氧化物(Hf(Zr)O2)因其优异的铁电性质而成为计算机存储等应用中备受青睐的材料.然而,化学计量比的铪基氧化物基态是非铁电的单斜相.在密度泛函理论计算中,我们发现插入铪或锆原子将随着插入浓度的增加,将Hf(Zr)O2的基态从单斜相转变为三方相.声子色散和态密度投影揭示了插入的Hf(Zr)原子消除了已有的非等效Hf(Zr)原子之间的竞争,从而稳定了r相.此外,Hf/Zr插层原子的有序分布进一步降低了形成能和铁电转换势垒,导致高耐久性和超低的矫顽场.能带结构显示,Hf/Zr插层原子引起的局域平带对漏电流的贡献最小.最后,我们证明了 ZrO2对于形成非化学计量比的Hf(Zr)1+xO2至关重要.

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基金项目

国家重点研发计划(2022YFA1204100)

国家自然科学基金(52102193)

国家自然科学基金(61888102)

中央高校基本科研业务费专项()

出版年

2024

中国科学:材料科学(英文)

CSTPCD

ISSN：

参考文献量23

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