Ferroelektrisk fænomen vist sig levedygtigt for oxidelektroder, modbeviser forudsigelser

Flux-closure domain (FCD) strukturer er mikroskopiske topologiske fænomener, der findes i ferroelektriske tynde film, der har forskellige elektriske polarisationsegenskaber. Disse lukkede domæner har vakt opmærksomhed blandt forskere, der studerer nye ferroelektriske enheder, lige fra datalagringskomponenter og spintronic tunnelkryds til ultratynde kondensatorer.

Ved udviklingen af ​​tynde film til sådanne enheder, forskere har troet, at kontakt med almindeligt anvendte oxidelektroder begrænser FCD -dannelse. Imidlertid, en gruppe forskere i Kina har vist andet. Resultaterne rapporteres i denne uge som forsideartiklen i Anvendt fysik bogstaver , fra AIP Publishing.

Ferroelektriske materialer udvikles og studeres typisk som tynde film, undertiden så tynd som kun et par nanometer. Som resultat, forskere er begyndt at opdage de rigelige domænestrukturer og unikke fysiske egenskaber, som disse ferroelektriske stoffer besidder, såsom skyrmion og FCD-dannelse, der kunne gavne næste generations elektroniske enheder. Fordi filmene er så tynde, imidlertid, deres interaktion med elektroder er uundgåelig.

"Den generelle tankegang har været, at oxidelektroder ville destabilisere flux-lukningsdomæner. Men vores arbejde har vist, at dette ikke længere er sandt, når de øverste og nederste elektroder er symmetriske, hvilket fysisk giver mening, "sagde Yinlian Zhu, professor ved Institute of Metal Research ved det kinesiske videnskabsakademi og medforfatter af papiret.

Zhu og kolleger brugte to typer oxidelektroder:en baseret på strontiumruthenat, den anden baseret på lanthanum strontium manganit, valgt som oxidelektroder på grund af deres lignende perovskitstrukturer, som fungerer godt i lag-for-lag filmvækst. De studerede, hvordan disse elektroder påvirkede FCD-dannelse i PbTiO3 (PTO) perovskit-oxid-baserede tynde film aflejret på gadolinium scandiumoxid (GSO) substrater.

Forskergruppens tidligere undersøgelser viste, at flux-lukningsdomæner kan stabiliseres i belastede ferroelektriske film, hvor stammen spiller en kritisk rolle i dannelsen af ​​flux-lukningsdomæner, såsom flerlags PTO/strontiumtitanatsystemer dyrket på GSO-baserede (specifikt GdScO3) substrater.

Baseret på deres tidligere undersøgelser, forskerne forventede derfor, at lignende fænomen også kunne forekomme i PTO/elektrodesystemer. De dyrkede derefter PTO -film, der var klemt mellem symmetriske oxidelektroder på GSO -substrater ved hjælp af pulserende laseraflejring.

De fandt ud af, at periodiske FCD -arrays kan stabiliseres i PTO -film, når de øverste og nederste elektroder er symmetriske, mens vekselstrøm domæner vises, når de anvender asymmetriske elektroder.

"Vi har med succes dyrket ferroelektriske tynde film med symmetriske oxidelektroder, hvor fluxlukningsdomæner og deres periodiske arrays klart findes, "Zhu sagde." Vores arbejde kaster lys over at forstå arten af ​​flux-lukningsdomæner inden for ferroelektri. Vi forventer, at det vil åbne forskningsmuligheder i udviklingen af ​​disse strukturer under eksterne elektriske felter. "