介面电荷注射诱导的铁电相位不稳定性在以为的氧化膜中
Jie Tu1, Chengfeng Pan1, Xiaoyu Qiu1
1Key Laboratory of Polar Materials and Devices (MOE), Department of Electronics, East China Normal University, 200241 Shanghai, China.
ACS applied materials & interfaces
|December 4, 2025
概括
介面电荷转移,而不是化学,决定了Y-doped HfO2 (YHO) 薄膜中的铁电相. 来自LaNiO3 (LNO) 电极的过度孔通过破坏YHO阶段的稳定性来抑制铁电.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 固态物理 固态物理
- 纳米技术 纳米技术
背景情况:
- 基于哈夫尼亚的电容器的铁电特性受到电极接口的影响.
- 这些接口效应背后的确切物理机制尚不清楚.
- 长轴哈夫尼亚薄膜提供了一个可控的系统来研究铁电-电极相互作用.
研究的目的:
- 阐明界面电荷转移与界面化学在确定Y-doped HfO2 (YHO) 薄膜相位结构中的作用.
- 研究不同的电极材料 (LaNiO3和La2/3Sr1/3MnO3) 如何影响YHO相组合和铁电.
- 了解电极架构 (顶层与底部电极) 对YHO薄膜性能的影响.
主要方法:
- 制造具有多种架构的Y-doped HfO2 (YHO) 电容器.
- 用X射线吸收光谱 (XAS) 探测界面电荷转移.
- 密度函数理论 (DFT) 计算以确定电极材料的工作功能.
- 铁电特性 (极化) 的电特性.
主要成果:
- 接口电荷转移显著影响YHO相结构,覆盖接口化学.
- XAS显示,在LaNiO3 (LNO) /YHO接口的电荷转移比在La2/3Sr1/3MnO3 (LSMO) /YHO接口的电荷转移更大.
- 来自LNO的过度注入孔会破坏铁电相的稳定,并抑制YHO薄膜中的极化.
- 作为封闭层的LNO主要影响近表面区域,而作为底部电极,它会诱导一种非极相主导的膜.
结论:
- 接口电荷转移是控制YHO膜中铁电的主要因素.
- 电极工作功能的差异与接口电荷转移的程度相关.
- 了解和控制界面电荷转移对于设计基于哈夫尼亚的材料中的铁电非常重要.
