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Accès ouvert déclaré 2026 article

Depth Profiling of Oxygen Migration in Ta/HfO 2 Stacks during Ionic Liquid Gating

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Rattachement africain : de. Niveau de preuve : code pays fourni par la source.

Le résumé fourni par la source

High Resolution Image Download MS PowerPoint Slide Ionic liquid (IL) gating has emerged as a powerful tool to control the structural, electronic, optical, and magnetic properties of materials by driving ion motion at solid interfaces. In magneto-ionic systems, electric fields are used to move ions, typically oxygen, from a donor layer into an underlying magnetic metal. Although oxygen distribution is key to enabling precise and stable control in magneto-ionic systems, the spatial distribution and voltage-dependence of oxygen incorporation in such nanoscale stacks remain unknown. Here, we quantify oxygen depth profiles and oxide formation in Si/SiO 2 /Ta(15)/HfO 2 ( t ) films after IL gating as a function of the gate voltage and HfO 2 capping thickness ( t = 2 and 3 nm). X-ray reflectivity and X-ray photoelectron spectroscopy measurements revealed a threshold electric field of ≈−2.8 MV/cm to initiate oxygen migration from HfO 2 into metallic Ta. The resulting Ta 2 O 5 thickness increases linearly with gate voltage, reaching up to 4 nm at −3 V gating. Notably, the required electric field rises with oxide thickness, indicating a progressively growing barrier for thicker oxide films. The Ta/Ta 2 O 5 interface remains atomically sharp for all gate voltages. This suggests that complete Ta 2 O 5 layers form sequentially before further oxygen penetration, with no sign of deeper diffusion into bulk Ta. Thinner capping layers enhance oxidation, relevant for optimized stack design. Additionally, indium migration from the indium tin oxide electrode to the sample surface was observed, which should be considered for surface-sensitive applications. These insights advance design principles for magneto-ionic and nanoionic devices requiring precise interface engineering.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.

Le contrôle bibliographique ouvert

DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé, mais le titre doit être comparé manuellement.

Titre Crossref
Depth Profiling of Oxygen Migration in Ta/HfO <sub>2</sub> Stacks during Ionic Liquid Gating
Date Crossref
13/01/2026
Éditeur
American Chemical Society (ACS)
Type
journal-article

Ce recoupement confirme des métadonnées liées au DOI. Il ne confirme ni la méthode ni les conclusions de l’étude, et il ne compte pas comme une seconde source scientifique indépendante.

Les institutions déclarées

Une affiliation ne permet pas de déduire la nationalité d’un auteur.

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