Technical Papers and Presentations

氧化铪基铁电薄膜材料是一种新型的铁电材料，可以与先进的CMOS工艺兼容；同时其膜厚低于10nm以下时，仍具有良好的铁电性。氧化铪基铁电材料的铁电畴变属于一级相变，因此，与传统铁电薄膜材料中铁电相连续分布的状态相区别的是，氧化铪基铁电薄膜中往往铁电相与非铁电相共存。氧化铪基铁电薄膜材料存在的“唤醒”效应和疲劳失效等问题，本质是由于薄膜内部可翻转铁电相随时间增加或者不断减少引起的。铁电畴的产生及畴壁运动是铁电畴翻转的微观决定因素，因此，铁电畴翻转性能本质上是由铁电畴及畴壁的动力学行为所决定的。只有找到了铁电畴畴壁动力学行为的基本规律，才能从根本上实现对铁电畴翻转性能的调控，从而实现铁电薄膜材料的优化设计。通过建立适用于超快时间尺度的力场和极化场的动力学方程，推导超快时间尺度铁电薄膜多场耦合模型各个物理场的弱形式，采用COMSOL Multiphysics的PDE模块进行编译求解。基于所提模型，我们得到了氧化铪基铁电薄膜铁电畴与畴壁的动态响应规律，推导出了畴壁运动的解析模型，得到畴壁运动的质量分数与阻尼系数。