Phase competition in HfO2 with applied electric field from first principles

四方晶系 铁电性 凝聚态物理 材料科学 电场 相变 密度泛函理论 相(物质) 振幅 化学物理
作者
Yubo Qi,Karin M. Rabe
出处
期刊:Physical review [American Physical Society]
被引量:10
标识
DOI:10.1103/physrevb.102.214108
摘要

In this work, the results of first-principles density-functional-theory calculations are used to construct the energy landscapes of HfO$_2$ and its Y and Zr substituted derivatives as a function of symmetry-adapted lattice-mode amplitudes. These complex energy landscapes possess multiple local minima, corresponding to the tetragonal, oIII ($Pca2_1$), and oIV ($Pmn2_1$) phases. We find that the energy barrier between the non-polar tetragonal phase and the ferroelectric oIII phase can be lowered by Y and Zr substitution. In Hf$_{0.5}$Zr$_{0.5}$O$_2$ with an ordered cation arrangement, Zr substitution makes the oIV phase unstable, and it become an intermediate state in the tetragonal to oIII phase transition. Using these energy landscapes, we interpret the structural transformations and hysteresis loops computed for electric-field cycles with various choices of field direction. The implications of these results for interpreting experimental observations, such as the wake-up and split-up effects, are also discussed. These results and analysis deepen our understanding of the origin of ferroelectricity and field cycling behaviors in HfO$_2$-based films, and allow us to propose strategies for improving their functional properties.
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
勤劳傀斗完成签到,获得积分10
刚刚
4秒前
可爱惠完成签到,获得积分10
7秒前
8秒前
科研通AI2S的应助被现代乐菱采纳,获得10
8秒前
13秒前
笑傲完成签到,获得积分10
14秒前
怕黑小伙完成签到,获得积分10
14秒前
aimynora完成签到 ,获得积分10
14秒前
23秒前
echo完成签到,获得积分10
26秒前
28秒前
濮阳灵竹完成签到,获得积分10
30秒前
tyyyyyy完成签到,获得积分10
31秒前
胖虎完成签到,获得积分10
36秒前
38秒前
嘟嘟嘟嘟嘟完成签到,获得积分10
40秒前
平常毛衣完成签到,获得积分10
44秒前
沉默的元枫完成签到,获得积分10
45秒前
lan2720完成签到 ,获得积分10
47秒前
如意的手套完成签到,获得积分10
48秒前
忧虑的不可完成签到,获得积分10
49秒前
忘忧Aquarius完成签到,获得积分0
51秒前
超级天磊完成签到,获得积分10
53秒前
羞涩的傲菡完成签到,获得积分10
55秒前
HCody完成签到 ,获得积分10
55秒前
lucinda完成签到 ,获得积分10
58秒前
Ray完成签到 ,获得积分10
1分钟前
飞云完成签到 ,获得积分10
1分钟前
蕾先生完成签到 ,获得积分20
1分钟前
panzerVI完成签到,获得积分10
1分钟前
小仙猪完成签到 ,获得积分10
1分钟前
1分钟前
1分钟前
1分钟前
冷傲的夜白完成签到,获得积分10
1分钟前
顺利大门完成签到,获得积分10
1分钟前
邓润杰发布了新的文献求助10
1分钟前
邓润杰发布了新的文献求助10
1分钟前
邓润杰发布了新的文献求助10
1分钟前
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
拉伸高分子熔体中缠结行为的模拟和小角中子散射研究 1080
Encyclopedia of Modern Artificial Intelligence 1000
Особенности технологий и методов информационно-психологических войн СССР с Великобританией и США в период 1939-1953 гг 1000
Analyses de reconnaissances de dettes passées devant les échevins d'Ypres (1249-1291) 600
Cellulose and Cellulose Derivatives: Synthesis, Modification and Applications 600
Experimentelle und numerische Modellierung des dynamischen Trag- und Verformungsverhaltens von hochflexiblen Schutzsystemen gegen Steinschlag 500
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 8147221
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9545524
关于积分的说明 21669142
捐赠科研通 7733884
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3423467
关于科研通互助平台的介绍 2548456
邀请新用户注册赠送积分活动 2466406