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
小番茄完成签到,获得积分10
刚刚
智慧吗喽发布了新的文献求助30
1秒前
alefa完成签到 ,获得积分20
2秒前
elysia完成签到,获得积分10
2秒前
gu发布了新的文献求助10
2秒前
小东完成签到 ,获得积分10
2秒前
摘星小喵完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
3秒前
3秒前
MJ发布了新的文献求助10
3秒前
WW完成签到,获得积分10
5秒前
7秒前
sanvva应助Verity采纳,获得50
8秒前
8秒前
9秒前
诚心山芙发布了新的文献求助10
9秒前
ding应助MJ采纳,获得10
11秒前
lz12345完成签到,获得积分20
12秒前
Ava应助感动钥匙采纳,获得10
12秒前
13秒前
13秒前
今后应助Cannonball采纳,获得10
13秒前
饼饼发布了新的文献求助10
14秒前
斯文败类应助清爽的巧蕊采纳,获得10
15秒前
王是SCI2发布了新的文献求助10
15秒前
16秒前
Taco完成签到,获得积分20
16秒前
16秒前
17秒前
fogsea完成签到,获得积分0
17秒前
19秒前
吕王慧发布了新的文献求助10
19秒前
Taco发布了新的文献求助10
19秒前
20秒前
21秒前
22秒前
22秒前
23秒前
义气的沛儿完成签到,获得积分20
23秒前
高分求助中
Cronologia da história de Macau 5000
Merrill's Atlas of Radiographic Positioning and Procedures - 3-Volume Set, 16th Edition 2000
Interactions of Vowel Quality and Prosody in East Slavic 500
Vander's Renal Physiology第10版 500
CLSI M27M44S Performance Standards for Antifungal Susceptibility Testing of Yeasts Fourth Edition 400
Python for Chemists 400
Analytical Separation Science 400
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 7115664
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8768709
关于积分的说明 18543758
捐赠科研通 6686494
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3146004
关于科研通互助平台的介绍 2262704
邀请新用户注册赠送积分活动 2120472