Des chercheurs de l'Institut de physique solide, les Instituts des sciences physiques de l'Académie des sciences chinoises, en collaboration avec l'Université du Jiaotong du Sud, ont combiné des expériences de transport électrique à haute pression, une spectroscopie Raman à haute pression et des calculs de première principe pour révéler le comportement de transition de phase structurelle de l'oxyde de hafnium (HFO en premier principe pour révéler le comportement de transition de phase structurelle de l'oxyde de hafnium (HFO en premier plan2) sous haute pression et son mécanisme d'évolution dans les propriétés électriques.
Le document est publié dans la revue Revue physique B.
« Cette étude résout les controverses précédentes concernant les transitions de phase de HFO2 Dans la région à basse pression « , a déclaré Pan Xiaomei, membre de l'équipe.
HFO2 est un matériau ferroélectrique prometteur compatible avec une technologie complémentaire de semi-conducteur en oxyde métallique, avec des applications potentielles en mémoire et des dispositifs de faible puissance. Bien qu'il ne montre pas de ferroélectricité dans des conditions normales, la déformation ou le dopage peut induire une phase orthorhombique non centrosymétrique, conduisant à un comportement ferroélectrique – en éclairant le lien étroit entre la structure et les propriétés. La haute pression est un outil efficace pour étudier et contrôler ces changements structurels.
Cependant, des études antérieures ont rapporté des résultats contradictoires sur les transitions de phases à basse pression dans le HFO2en particulier entre la spectroscopie Raman et les résultats de diffraction des rayons X, ce qui rend difficile de bien comprendre sa structure et ses propriétés.
Pour résoudre ce problème, l'équipe de recherche a utilisé une autre technique expérimentale à haute pression – le transport électrique – les calculs de théorie fonctionnelle à haute pression à haute pression et de densité. Les expériences à haute pression ont été menées à l'aide d'une cellule d'enclume de diamant, permettant une surveillance in situ des changements de pression par fluorescence rubis.
Dans les expériences de transport électrique, une structure sandwich de l'AU / HFO2/ L'UA a été utilisé, avec un traitement isolant appliqué sur les deux côtés du joint en acier pour éviter les courts-circuits. Des mesures Raman ont été effectuées en utilisant un laser de 532 nm dans une géométrie rétrodiffusée.
Les résultats ont montré que HFO2 subit une transition de phase claire de la phase monoclinique à une phase orthorhombique-I à environ 3,5 ± 0,5 GPa, suivie d'une deuxième transition vers une phase orthorhombique-II à environ 15,2 ± 0,6 GPa. De plus, lorsque HFO2 a été dopé avec 5% d'yttrium, les pressions de transition se sont avérées diminuer, indiquant que le dopage joue un rôle clé dans la modification de la structure.
Cette étude a fourni des informations précieuses pour une compréhension plus approfondie de la relation entre sa structure et les propriétés de transport électrique, selon l'équipe.
