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Atomic Layer Engineering of High-κ Ferroelectricity in 2D Perovskites
Journal of the American Chemical Society ( IF 14.4 ) Pub Date : 2017-07-27 00:00:00 , DOI: 10.1021/jacs.7b05665 Bao-Wen Li 1 , Minoru Osada 1 , Yoon-Hyun Kim 1 , Yasuo Ebina 1 , Kosho Akatsuka 1 , Takayoshi Sasaki 1
Journal of the American Chemical Society ( IF 14.4 ) Pub Date : 2017-07-27 00:00:00 , DOI: 10.1021/jacs.7b05665 Bao-Wen Li 1 , Minoru Osada 1 , Yoon-Hyun Kim 1 , Yasuo Ebina 1 , Kosho Akatsuka 1 , Takayoshi Sasaki 1
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Complex perovskite oxides offer tremendous potential for controlling their rich variety of electronic properties, including high-TC superconductivity, high-κ ferroelectricity, and quantum magnetism. Atomic-scale control of these intriguing properties in ultrathin perovskites is an important challenge for exploring new physics and device functionality at atomic dimensions. Here, we demonstrate atomic-scale engineering of dielectric responses using two-dimensional (2D) homologous perovskite nanosheets (Ca2Nam–3NbmO3m+1; m = 3–6). In this homologous 2D material, the thickness of the perovskite layers can be incrementally controlled by changing m, and such atomic layer engineering enhances the high-κ dielectric response and local ferroelectric instability. The end member (m = 6) attains a high dielectric constant of ∼470, which is the highest among all known dielectrics in the ultrathin region (<10 nm). These results provide a new strategy for achieving high-κ ferroelectrics for use in ultrascaled high-density capacitors and post-graphene technology.
中文翻译：
二维钙钛矿中高κ铁电原子层工程
复杂的钙钛矿氧化物为控制其丰富的电子性能（包括高T C超导性，高κ铁电性和量子磁性）提供了巨大的潜力。在超薄钙钛矿中，这些引人入胜的特性的原子尺度控制是探索原子尺度上新的物理学和设备功能的一项重要挑战。在这里，我们展示了使用二维（2D）同源钙钛矿纳米片（Ca 2 Na m –3 Nb m O 3 m +1 ; m= 3–6）。在这种同源的2D材料中，可以通过更改m来增量控制钙钛矿层的厚度，并且这种原子层工程可以增强高κ介电响应和局部铁电不稳定性。端部构件（m = 6）达到约470的高介电常数，这是超薄区域（<10 nm）中所有已知电介质中最高的。这些结果为实现用于超大规模高密度电容器和后石墨烯技术的高κ铁电体提供了新的策略。
更新日期：2017-07-28
中文翻译：
二维钙钛矿中高κ铁电原子层工程
复杂的钙钛矿氧化物为控制其丰富的电子性能（包括高T C超导性，高κ铁电性和量子磁性）提供了巨大的潜力。在超薄钙钛矿中，这些引人入胜的特性的原子尺度控制是探索原子尺度上新的物理学和设备功能的一项重要挑战。在这里，我们展示了使用二维（2D）同源钙钛矿纳米片（Ca 2 Na m –3 Nb m O 3 m +1 ; m= 3–6）。在这种同源的2D材料中，可以通过更改m来增量控制钙钛矿层的厚度，并且这种原子层工程可以增强高κ介电响应和局部铁电不稳定性。端部构件（m = 6）达到约470的高介电常数，这是超薄区域（<10 nm）中所有已知电介质中最高的。这些结果为实现用于超大规模高密度电容器和后石墨烯技术的高κ铁电体提供了新的策略。
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