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Ferroelectric nanodomains in epitaxial GeTe thin films

Authors :
Boris Croes
Fabien Cheynis
Yide Zhang
Cédric Voulot
Kokou Dodzi Dorkenoo
Salia Cherifi-Hertel
Cristian Mocuta
Michaël Texier
Thomas Cornelius
Olivier Thomas
Marie-Ingrid Richard
Pierre Müller
Stefano Curiotto
Frédéric Leroy
Centre Interdisciplinaire de Nanoscience de Marseille (CINaM)
Aix Marseille Université (AMU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut de Physique et Chimie des Matériaux de Strasbourg (IPCMS)
Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Matériaux et Nanosciences Grand-Est (MNGE)
Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Réseau nanophotonique et optique
Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Synchrotron SOLEIL (SSOLEIL)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut des Matériaux, de Microélectronique et des Nanosciences de Provence (IM2NP)
Aix Marseille Université (AMU)-Université de Toulon (UTLN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Nanostructures et Rayonnement Synchrotron (NRS )
Modélisation et Exploration des Matériaux (MEM)
Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG)
Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA))
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA))
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes (UGA)
ANR-11-LABX-0058,NIE,Nanostructures en Interaction avec leur Environnement(2011)
ANR-10-IDEX-0002,UNISTRA,Par-delà les frontières, l'Université de Strasbourg(2010)
ANR-20-SFRI-0012,STRAT'US,Façonner les talents en formation et en recherche à l'Université de Strasbourg(2020)
ANR-18-CE92-0052,TOPELEC,Topologie de Parois Ferroélectriques Conductrices(2018)
ANR-15-CE09-0012,HoloLEEM,Microscopie à électrons lents holographique(2015)
ANR-17-EURE-0024,QMAT,Quantum Science and Nanomaterials(2017)
Source :
Physical Review Materials, Physical Review Materials, 2021, 5, pp.124415. ⟨10.1103/PhysRevMaterials.5.124415⟩
Publication Year :
2021
Publisher :
HAL CCSD, 2021.

Abstract

International audience; In the quest for materials for ferroelectrics-based spintronics with a large spin-orbit coupling, it is essential to carefully control the ferroelectric domains structure, their spatial organization and the domain wall type. Here, we perform the growth of GeTe thin lms on Si by molecular beam epitaxy in a large thickness range. We show that the volume fraction along with the size of the ferroelectric nanodomains can be controlled by nely adjusting the deposition thickness and temperature. We evidence the formation of 71 •-type domain walls and in situ measurements during thermal cycling show the hysteretic appearance and decay of ferroelectric domains. In combination with a detailed analysis of the GeTe/Si interface, we demonstrate that the interfacial mist dislocations formed during the growth plays a key role in the stability of the ferroelectric nanodomains.

Details

Language :
English
ISSN :
24759953
Database :
OpenAIRE
Journal :
Physical Review Materials, Physical Review Materials, 2021, 5, pp.124415. ⟨10.1103/PhysRevMaterials.5.124415⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....502ea0afea106a8470c49537af988fb1
Full Text :
https://doi.org/10.1103/PhysRevMaterials.5.124415⟩