Multi-scale Investigation of the Nitride perovskite LaWN3: towards a functional integration in thin films

氮化物钙钛矿 LaWN3 的多尺度研究:实现薄膜中的功能集成

基本信息

  • 批准号:
    EP/Y023412/1
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 25.55万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Fellowship
  • 财政年份:
    2023
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2023 至 无数据
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

MINd-LWN is a research project that will pave the way to controlling polar nitride perovskites by providing design strategies for theirintegration into semiconductor devices without the loss of their intrinsic functionalities. Lanthanum tungsten nitride (LWN) is a polarmaterial in the emerging class of nitride perovskites. This new class of materials is of great interest for developing oxygen-freefunctional materials, integrable in microelectronic devices and able to operate at a lower voltage. However, little is known about theirstability in thin films. LWN is theoretically predicted to be ferroelectric and thus able to display stable and ordered electric dipoles,controllable through an electric field; therefore promising for memory applications in electronics. This material has recently beensynthesised in thin films but did not hold its promises: no ferroelectricity was experimentally verified, and measurements of itsstoichiometry revealed the presence of a significant concentration of nitrogen vacancies, likely interfering with its functionalities.While control parameters such as temperature, defects, strain, and electrostatics have a crucial effect on electric dipoles, their role inthe context of nitride perovskites is unrevealed. Therefore, I propose a thorough theoretical study of the atomistic and electronicstructures and the polarisation properties of LWN thin films using advanced density functional theory and machine learningtechniques. Specifically, I will study the interplay between thickness, defect concentration, and temperature to understand andcontrol their influence on the ferroelectric stability. This project will set the scene for possible breakthroughs in the semiconductorindustry by allowing to merge decades of discoveries in perovskite materials with the intensive industrial development ofsemiconductors. MINd-LWN will allow future the design of more efficient devices, which will have direct technological and economicconsequences.
MINd-LWN是一个研究项目,它将通过提供将其集成到半导体器件中而不损失其固有功能的设计策略,为控制极性氮化物钙钛矿铺平道路。氮化钨镧(LWN)是一种新兴的氮化物钙钛矿类的极化材料。这类新材料对于开发可集成在微电子器件中并且能够在较低电压下操作的无氧功能材料具有极大的兴趣。然而,人们对它们在薄膜中的稳定性知之甚少。理论上预测LWN是铁电的,因此能够显示稳定和有序的电偶极子,通过电场控制,因此有希望在电子存储器中的应用。这种材料最近被合成成薄膜,但并没有兑现承诺:没有铁电性被实验证实,并且其化学计量的测量显示存在显著浓度的氮空位,可能干扰其功能。虽然控制参数如温度、缺陷、应变和静电对电偶极子有关键影响,它们在氮化物钙钛矿中的作用还未揭示。因此,我提出了一个彻底的理论研究的原子和电子结构和偏振特性的LWN薄膜使用先进的密度泛函理论和机器学习技术。具体来说,我将研究厚度,缺陷浓度和温度之间的相互作用,以了解和控制它们对铁电稳定性的影响。该项目将通过将几十年来在钙钛矿材料方面的发现与半导体的密集工业发展相结合,为半导体行业的可能突破奠定基础。MIND-LWN将允许未来设计更高效的设备,这将产生直接的技术和经济后果。

项目成果

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  • 资助金额:
    $ 25.55万
  • 项目类别:
    Standard Grant
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知道了