Epitaxy-driven ferroelectric/non-ferroelectric polymorph selection in an all-fluorite system
Resumen: Films of ferroelectric hafnia have hitherto been deposited on electrodes with a non‐fluorite crystal structure. As a result, they are polycrystalline, contain fractions of non‐ferroelectric polymorphs or have poor crystal quality. Here, a strategy that circumvents all these limitations is shown. Seven nanometers‐thick epitaxial Hf0.5Zr0.5O2 (HZO) films are deposited directly on yttria‐stabilized zirconia (YSZ) single‐crystals. The fluorite structure of the whole system enables coherent epitaxy, while the substrate orientation induces polymorph‐selective growth, being the HZO films orthorhombic on YSZ(111) and monoclinic on YSZ(001). Besides, the YSZ substrate can play the role of a buried floating electrode under the appropriate measuring conditions (temperature and frequency) thanks to its thermally‐activated oxygen conductivity. Indeed, out‐of‐plane ferroelectric switching is confirmed in the orthorhombic HZO samples at 185 °C and 0.01 Hz frequency. This original approach avoids the need to deposit conducting bottom layers, allowing high‐quality orthorhombic hafnia to be obtained directly on the substrate and its ferroelectric nature to be studied. Moreover, it constitutes a case of ion‐driven ferroelectric switching, and thus gives support to the recently proposed relationship between ionic conductivity, and ferroelectricity in fluorite systems.
Idioma: Inglés
DOI: 10.1002/aelm.202300522
Año: 2024
Publicado en: Advanced Electronic Materials 10, 5 (2024), 2300522 [8 pp.]
ISSN: 2199-160X

Factor impacto JCR: 5.3 (2024)
Categ. JCR: PHYSICS, APPLIED rank: 43 / 187 = 0.23 (2024) - Q1 - T1
Categ. JCR: NANOSCIENCE & NANOTECHNOLOGY rank: 52 / 147 = 0.354 (2024) - Q2 - T2
Categ. JCR: MATERIALS SCIENCE, MULTIDISCIPLINARY rank: 140 / 460 = 0.304 (2024) - Q2 - T1

Factor impacto SCIMAGO: 1.478 - Electronic, Optical and Magnetic Materials (Q1)

Financiación: info:eu-repo/grantAgreement/ES/AEI/PID2019-107338RB-C64
Financiación: info:eu-repo/grantAgreement/ES/MICINN-AEI/PID2020-112914RB-100/AEI/10.13039/501100011033
Financiación: info:eu-repo/grantAgreement/ES/MICINN/AEI/PID2021-128281NA-I00
Financiación: info:eu-repo/grantAgreement/ES/MICINN/AEI/TED2021-130871B-C21
Tipo y forma: Artículo (Versión definitiva)
Área (Departamento): Área Cienc.Mater. Ingen.Metal. (Dpto. Ciencia Tecnol.Mater.Fl.)

Creative Commons Debe reconocer adecuadamente la autoría, proporcionar un enlace a la licencia e indicar si se han realizado cambios. Puede hacerlo de cualquier manera razonable, pero no de una manera que sugiera que tiene el apoyo del licenciador o lo recibe por el uso que hace.


Exportado de SIDERAL (2025-09-22-14:32:33)


Visitas y descargas

Este artículo se encuentra en las siguientes colecciones:
Artículos > Artículos por área > Ciencia de los Materiales e Ingeniería Metalúrgica



 Registro creado el 2024-02-07, última modificación el 2025-09-23


Versión publicada:
 PDF
Valore este documento:

Rate this document:
1
2
3
 
(Sin ninguna reseña)