Hidden structural phase transition assisted ferroelectric domain orientation engineering in Hf0.5Zr0.5O2 films
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The polarization of HfO2-based ferroelectrics originates from the metastable orthorhombic phase formed during the tetragonal to monoclinic phase transition and is typically controlled by tuning the phase content. However, another way to control polarization via modulating ferroelectric domain orientations remains underexplored. This work uncovers a hidden tetragonal-orthorhombic phase transition pathway to engineer domain orientations and further polarization in polycrystalline Hf0.5Zr0.5O2 using single-crystalline TiN substrates. Specifically, (001)O and/or (010)O domains, which fully contribute to remanent polarization under an electric field, are controllable in Hf0.5Zr0.5O2 on TiN (001) and (111), enhancing remanent polarization compared to that on TiN (110). The key is the hidden transition from the tetragonal phase’s longest c-axis to the orthorhombic phase’s shorter bO/cO-axis, alongside the reported one to the longest aO-axis, assisted by periodic dislocations at the TiN/Hf0.5Zr0.5O2 interface. These findings shed light on governing the polarization of Hf0.5Zr0.5O2 films by controlling the interface dislocations and further domain orientations. The authors uncover a hidden tetragonal-orthorhombic phase transition pathway which provides an approach to engineer domain orientations and further remanent polarization in polycrystalline HfO2-based ferroelectric films.
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Le contrôle bibliographique ouvert
DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.
- Titre Crossref
- Hidden structural phase transition assisted ferroelectric domain orientation engineering in Hf0.5Zr0.5O2 films
- Date Crossref
- 07/05/2025
- Éditeur
- Springer Science and Business Media LLC
- Type
- journal-article
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Où se fait cette recherche
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Shanghai Jiao Tong University pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Chinese Academy of Sciences pays non établi dans la noticeOrganisme public
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Ningbo Institute of Industrial Technology pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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Fudan University Institute of Optoelectronics pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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University of Science and Technology of China Department of Physics pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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School of Integrated Circuits Department of Micro/Nano Electronics pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Ningbo Institute of Materials Technology and Engineering pays non établi dans la noticeStructure de recherche
Shanghai Jiao Tong University, Chinese Academy of Sciences et Ningbo Institute of Industrial Technology, avec 4 autres affiliations.
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