Bi4Ti3O12铁电薄膜的a/b轴择优回线动态研究及其尺度特性

本文主要探讨了在铂/钛/二氧化硅/硅基底上生长的36% a/b轴择优取向Bi4Ti3O12铁电薄膜的电滞回线特性及其动力学标度。作者通过实验测量了薄膜在不同频率（0.4~10kHz）和电场幅值（653~1045kV·cm^-1）下的电滞回线行为。研究发现，当外电场频率保持恒定时，回线面积随电场幅值的增大而增加，这表明畴翻转过程中所需的能量与外部电场强度有关。另一方面，当电场幅值固定时，回线面积随着频率的上升呈现先增后减的趋势，达到1kHz时回线面积最大，这暗示着畴翻转的时间尺度约为1毫秒。 在低频段（f<1kHz），回线面积与频率的关系呈现出幂律关系，即<A>∝f^(-0.02383E0)，这反映了铁电薄膜在特定频率范围内动态响应的特点。而在高频段（f>1kHz），回线面积则遵循不同的标度关系，即<A>∝f^(-0.05388E0)，这意味着高频下畴翻转过程的速度更快，能量消耗更为高效。 这些实验结果对于理解Bi4Ti3O12铁电薄膜的基本电学性质以及其在铁电存储器等设备中的潜在应用至关重要。由于Bi4Ti3O12具有良好的铁电性、压电性和介电性，特别是其沿a/b轴的优异方向性，选择性地优化其取向可以提高存储密度和可靠性。因此，这项研究对于优化铁电薄膜的性能，提升非挥发性铁电随机存取存储器（NvRAM）的性能具有重要的理论和实际意义。