凝聚态物理 > 材料科学
[提交于 2025年8月25日
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标题: 铁电AlScN瞬态切换状态的原子结构
标题: Atomistic Structure of Transient Switching States in Ferroelectric AlScN
摘要: 我们通过整合先进的薄膜制备、铁电切换动力学表征、高分辨率扫描透射电子显微镜(STEM)以及由基于深度神经网络的原子间势驱动的大规模分子动力学模拟,解决了纤锌矿铁电AlScN中极化翻转的微观机制。 与早期提出的瞬态非极性中间相的解释相反,我们证明了之前在STEM图像中观察到的宽过渡区域是由于180$^\circ$域壁固有的三维锯齿形形态产生的投影伪影,这是反转变换域边界的一种特征形式。 这进一步通过战略性制备的部分翻转Al$_{0.75}$Sc$_{0.25}$N薄膜的STEM成像得到证实。 我们的模拟表明,翻转过程通过集体的、逐列的原子位移进行,直接解释了锯齿形域壁的出现,并与实验中观察到的受限成核的翻转行为一致。 此外,我们表明增加Sc含量系统地降低了域壁能量和相关的成核势垒,从而降低了翻转场,这与实验趋势一致。 这些发现建立了局部域壁结构、翻转动力学和宏观铁电行为之间的直接联系。
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