ACS Applied Electronic Materials· 2026Q1
Ferroelektrik Hf0.5Zr0.5O2'nin Polarizasyon Anahtarlamasında Geçici Sapma ve İşbirlikçi Oksijen Değişimi
Transient Detour and Cooperative Oxygen Exchange in the Polarization Switching of Ferroelectric Hf0.5Zr0.5O2
- 0atıf
- Q1SCImago
- 2026yıl
Kısa özet
Ferroelektrik Hf0.5Zr0.5O2 polarizasyon anahtarlaması, geçici katyon-oksijen bağı oluşumu ve içsel yerel hacim telafisi ile birlikte, geleneksel basit yer değiştirme modelleri yerine 3 ve 4 koordinatlı oksijen atomlarının dinamik karşılıklı değişimi ile yönlendirilir.
Yapay zekâ ile başlık ve abstract'tan üretildi; tam metin okunmaz.
Ana noktalar
- HZO'da polarizasyon anahtarlaması, basit yer değiştirme yerine dinamik O3c/O4c değişimi ile yönlendirilir.
- Geçici katyon-oksijen bağı oluşumu, anahtarlama sırasında bir 'sapma' yolu oluşturur.
- İçsel yerel hacim telafisi, anahtarlama sırasında makroskopik gerinimi bastırır.
- Simülasyonlar, P-E histerezis döngüsünü dinamik olarak başarıyla yeniden üretmiştir.
Yapay zekâ ile başlık ve abstract'tan üretildi; tam metin okunmaz.
Özet (abstract)
Abstract Hafnium zirconium oxide (HZO) has attracted significant attention as a core material for next-generation non-volatile memories due to its excellent ferroelectricity in the ultra-thin film regime and its CMOS process compatibility. However, the exploration of its polarization switching mechanism has predominantly relied on static energy barrier analyses, leaving the transient bond formation and cooperative dynamic mechanisms under actual electric field driving unresolved. In this study, we performed electric-field-induced MD simulations on a defect-free ideal HZO lattice using a fine-tuned machine learning force field (MACEField). As a result, we successfully reproduced the P-E hysteresis loop dynamically and demonstrated that the polarization switching in HZO is driven not by conventional simple displacement models (S:N/S:T models), but by the dynamic mutual exchange of 3-coordinated oxygen (O3c) and 4-coordinated oxygen (O4c). Analysis of the oxygen atom displacement trajectories revealed that this pathway is accompanied by a unique "detour" behavior originating from transient cation-oxygen bond formation. Furthermore, we identified an "internal local volume compensation behavior" in which the local volumetric expansion and contraction accompanying the coordination number changes partially counteract each other within the cell, thereby suppressing the macroscopic strain during polarization switching. These findings provide, from a dynamic perspective, a microscopic picture of how cooperative O3c/O4c exchange accommodates local structural changes during polarization switching. Such local compensation may contribute to the mechanical robustness of polarization switching under constrained conditions.
Yazarların özeti; kaynağından alınmıştır. ACS Applied Electronic Materials, 2026 · DOI ↗
Ücretsiz hesapla devam et
Makaleye Sor ile bu makaleye günde 3 soru ücretsiz; makaleyi kaydet, kaynakçasını al, ilgi alanına göre her gün yeni özetler. Çıkarımlar Premium.
Web'de ücretsiz devam etGoogle ya da Apple hesabınla giriş; kart istemez. Bu makaleye geri dönersin.
Telefonda:
Alan: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği
Electrical and Electronic EngineeringEngineering