Presentation Information
[11a-N302-10]Defects and polarization reversal in ferroelectric Ce,Mn:ZnO thin films from first principles calculation and XAFS
〇SangHyo Kweon1, Kazuhiro Nakamura1, Isaku Kanno1, Satoshi Ogawa2 (1.Kobe University, 2.Nagoya University)
Keywords:
ZnO ferroelectric thin film,XAFS,DFT
ウルツ鉱型ZnOは非強誘電体だが、元素置換により強誘電性を発現する。我々はCe, Mn共置換Zn(Ce,Mn)O薄膜で強誘電性を見いだし、Pr=85 μC/cm²、Ec=2.7 MV/cmを報告した[1,2]。しかし置換がc/a比と抗電界を低下させる微視的起源は未解明である。本研究ではXAFSと第一原理計算(欠陥形成エネルギーとNEB法)を組み合わせ、Ce⁴⁺とZn空孔(VZn)を含む欠陥構造と分極反転機構を解明する。Ce L₃端XANESよりCeは主に4価と確認した。EXAFSより、Ce⁴⁺の大きなイオン半径で面内Ce-Oが伸び、強い静電引力でc軸Ce-Oが縮む異方的歪みが生じ、これがc/a比低下の起源と考えられる。第一原理計算では、Ce⁴⁺ドナー電荷がVZnで補償され、VZnがCe⁴⁺近傍で形成エネルギー最小となった。さらにNEB法でCeZn-VZn対が分極反転に与える影響を考察した。