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
xiaofan完成签到,获得积分10
刚刚
Oops完成签到,获得积分10
刚刚
笑点低梦露完成签到,获得积分10
刚刚
Owen的应助被阳光的嫣采纳,获得10
1秒前
bolin完成签到,获得积分10
2秒前
123发布了新的文献求助10
2秒前
罐装冰块完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
尧凯完成签到 ,获得积分10
4秒前
NexusExplorer的应助被冷傲的从雪采纳,获得10
4秒前
Amon完成签到 ,获得积分10
4秒前
尘心完成签到,获得积分10
5秒前
LIN完成签到,获得积分10
5秒前
执着的翠梅完成签到 ,获得积分10
5秒前
Lululu完成签到,获得积分10
7秒前
星月冥迷完成签到,获得积分10
8秒前
天天快乐的应助被强健的面包采纳,获得10
9秒前
zeroayanami0发布了新的文献求助10
9秒前
zhenzhen完成签到,获得积分10
10秒前
李老头完成签到,获得积分10
10秒前
10秒前
Nole的应助被zz采纳,获得10
10秒前
Lucas的应助被zz采纳,获得10
11秒前
Nole的应助被King16采纳,获得10
14秒前
14秒前
顾矜的应助被自由冬亦采纳,获得10
15秒前
无花果的应助被殷勤的紫槐采纳,获得10
16秒前
大力问柳发布了新的文献求助10
17秒前
Lili完成签到 ,获得积分10
17秒前
17秒前
19秒前
byr发布了新的文献求助10
19秒前
yciDo完成签到,获得积分10
22秒前
HQJ的应助被咩咩采纳,获得10
22秒前
嘉琳完成签到 ,获得积分10
22秒前
LucyLi发布了新的文献求助10
22秒前
wanci的应助被找文献真的好难采纳,获得10
23秒前
lvvvvvv发布了新的文献求助10
24秒前
yy16完成签到,获得积分10
25秒前
LucyLi完成签到,获得积分10
29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
Rosenblum, Global Change Biology 800
自動車の空力技術 800
Organizational Behavior 510
Management and the Arts 510
Issues in Task-Based Language Teaching 500
Geschichtliche Grundbegriffe (GGB), Band 5: Pro–Soz 300
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 化学工程 工程类 有机化学 物理 复合材料 生物化学 内科学 细胞生物学 基因 遗传学 免疫学 冶金 光电子学 癌症研究
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7789378
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9327119
关于积分的说明 20415914
捐赠科研通 7378641
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3322718
关于科研通互助平台的介绍 2470669
邀请新用户注册赠送积分活动 2339535