A Room-Temperature Ferroelectric Resonant Tunneling Diode.
ferroelectrics
negative differential resistance
quantum-well structures
resonant tunneling diodes
Journal
Advanced materials (Deerfield Beach, Fla.)
ISSN: 1521-4095
Titre abrégé: Adv Mater
Pays: Germany
ID NLM: 9885358
Informations de publication
Date de publication:
Sep 2022
Sep 2022
Historique:
received:
14
06
2022
pubmed:
9
7
2022
medline:
9
7
2022
entrez:
8
7
2022
Statut:
ppublish
Résumé
Resonant tunneling is a quantum-mechanical effect in which electron transport is controlled by the discrete energy levels within a quantum-well (QW) structure. A ferroelectric resonant tunneling diode (RTD) exploits the switchable electric polarization state of the QW barrier to tune the device resistance. Here, the discovery of robust room-temperature ferroelectric-modulated resonant tunneling and negative differential resistance (NDR) behaviors in all-perovskite-oxide BaTiO
Identifiants
pubmed: 35801685
doi: 10.1002/adma.202205359
doi:
Types de publication
Journal Article
Langues
eng
Sous-ensembles de citation
IM
Pagination
e2205359Subventions
Organisme : National Natural Science Foundation of China
ID : 11574073
Organisme : National Natural Science Foundation of China
ID : 11774083
Organisme : Australian Research Council
ID : CE170100039
Organisme : National Science Foundation
Organisme : EPSCoR RII Track-1
ID : OIA-2044049
Organisme : MRSEC
ID : DMR-1420645
Informations de copyright
© 2022 The Authors. Advanced Materials published by Wiley-VCH GmbH.
Références
L. L. Chang, E. E. Mendez, C. Tejedor, Resonant Tunneling in Semiconductors: Physics and Applications, Plenum Press, New York 1991.
L. L. Chang, L. Esaki, R. Tsu, Appl. Phys. Lett. 1974, 24, 593.
S. Yuasa, T. Nagahama, Y. Suzuki, Science 2002, 297, 234.
A. Slobodskyy, C. Gould, T. Slobodskyy, C. R. Becker, G. Schmidt, L. W. Molenkamp, Phys. Rev. Lett. 2003, 90, 246601.
M. Feiginov, H. Kanaya, S. Suzuki, M. Asada, Appl. Phys. Lett. 2014, 104, 243509.
L. Britnell, R. V. Gorbachev, A. K. Geim, L. A. Ponomarenko, A. Mishchenko, M. T. Greenaway, T. M. Fromhold, K. S. Novoselov, L. Eaves, Nat. Commun. 2013, 4, 1794.
L. N. Nguyen, Y. W. Lan, J. H. Chen, T. R. Chang, Y. L. Zhong, H. T. Jeng, L. J. Li, C. D. Chen, Nano Lett. 2014, 14, 2381.
A. Ramesh, P. R. Berger, R. Loo, Appl. Phys. Lett. 2012, 100, 092104.
S. Manipatruni, D. E. Nikonov, C. C. Lin, T. A. Gosavi, H. Liu, B. Prasad, Y. L. Huang, E. Bonturim, R. Ramesh, I. A. Young, Nature 2019, 565, 35.
M. M. Waldrop, Nature 2016, 530, 144.
Y. Tokura, H. Y. Hwang, Nat. Mater. 2008, 7, 694.
R. Ramesh, D. G. Schlom, MRS Bull. 2011, 33, 1006.
R. Ramesh, D. G. Schlom, Nat. Rev. Mater. 2019, 4, 257.
A. Gruverman, D. Wu, H. Lu, Y. Wang, H. W. Jang, C. M. Folkman, M. Y. Zhuravlev, D. Felker, M. Rzchowski, C. B. Eom, E. Y. Tsymbal, Nano Lett. 2009, 9, 3539.
W. S. Choi, S. A. Lee, J. H. You, S. Lee, H. N. Lee, Nat. Commun. 2015, 6, 7424.
G. Sanchez-Santolino, J. Tornos, D. Hernandez-Martin, J. I. Beltran, C. Munuera, M. Cabero, A. Perez-Munoz, J. Ricote, F. Mompean, M. Garcia-Hernandez, Z. Sefrioui, C. Leon, S. J. Pennycook, M. C. Munoz, M. Varela, J. Santamaria, Nat. Nanotechnol. 2017, 12, 655.
M. Li, L. L. Tao, J. P. Velev, E. Y. Tsymbal, Phys. Rev. B 2018, 97, 155121.
D. D. Fong, G. B. Stephenson, S. K. Streiffer, J. A. Eastman, O. Auciello, P. H. Fuoss, C. Thompson, Science 2004, 304, 1650.
E. Y. Tsymbal, H. Kohlstedt, Science 2006, 313, 181.
A. Chanthbouala, V. Garcia, R. O. Cherifi, K. Bouzehouane, S. Fusil, X. Moya, S. Xavier, H. Yamada, C. Deranlot, N. D. Mathur, M. Bibes, A. Barthelemy, J. Grollier, Nat. Mater. 2012, 11, 860.
T. Li, A. Lipatov, H. Lu, H. Lee, J.-W. Lee, E. Torun, L. Wirtz, C.-B. Eom, J. Íñiguez, A. Sinitskii, A. Gruverman, Nat. Commun. 2018, 9, 3344.
V. Garcia, S. Fusil, K. Bouzehouane, S. Enouz-Vedrenne, N. D. Mathur, A. Barthelemy, M. Bibes, Nature 2009, 460, 81.
Y. W. Yin, J. D. Burton, Y. M. Kim, A. Y. Borisevich, S. J. Pennycook, S. M. Yang, T. W. Noh, A. Gruverman, X. G. Li, E. Y. Tsymbal, Q. Li, Nat. Mater. 2013, 12, 397.
J. P. Velev, J. D. Burton, M. Y. Zhuravlev, E. Y. Tsymbal, npj Comput. Mater. 2016, 2, 16009.
J. Wu, H.-Y. Chen, N. Yang, J. Cao, X. Yan, F. Liu, Q. Sun, X. Ling, J. Guo, H. Wang, Nat. Electron. 2020, 3, 466.
R. Guo, L. Tao, M. Li, Z. Liu, W. Lin, G. Zhou, X. Chen, L. Liu, X. Yan, H. Tian, E. Y. Tsymbal, J. Chen, Sci. Adv. 2021, 7, eabf1033.
J. Tornos, F. Gallego, S. Valencia, Y. H. Liu, V. Rouco, V. Lauter, R. Abrudan, C. Luo, H. Ryll, Q. Wang, D. Hernandez-Martin, G. Orfila, M. Cabero, F. Cuellar, D. Arias, F. J. Mompean, M. Garcia-Hernandez, F. Radu, T. R. Charlton, A. Rivera-Calzada, Z. Sefrioui, S. G. E. Te Velthuis, C. Leon, J. Santamaria, Phys. Rev. Lett. 2019, 122, 037601.
M. Y. Zhuravlev, S. Maekawa, E. Y. Tsymbal, Phys. Rev. B 2010, 81, 104419.
T. Choi, S. Lee, Y. J. Choi, V. Kiryukhin, S. W. Cheong, Science 2009, 324, 63.
L. Jiang, W. S. Choi, H. Jeen, S. Dong, Y. Kim, M. G. Han, Y. Zhu, S. V. Kalinin, E. Dagotto, T. Egami, H. N. Lee, Nano Lett. 2013, 13, 5837.
W. Wu, J. R. Guest, Y. Horibe, S. Park, T. Choi, S. W. Cheong, M. Bode, Phys. Rev. Lett. 2010, 104, 217601.
R. Du, X. Qiu, A. Li, D. Wu, Appl. Phys. Lett. 2014, 104, 142907.
S. Lee, B. A. Apgar, L. W. Martin, Adv. Energy Mater. 2013, 3, 1084.
D. A. Tenne, X. X. Xi, Y. L. Li, L. Q. Chen, Phys. Rev. B 2004, 69, 174101.
C. B. Eom, R. J. Cava, R. M. Fleming, J. M. Phillips, R. B. Vandover, J. H. Marshall, J. W. Hsu, J. J. Krajewski, W. F. Peck Jr., Science 1992, 258, 1766.
Y. Du, H. Pan, S. Wang, T. Wu, Y. P. Feng, J. Pan, A. T. Wee, ACS Nano 2012, 6, 2517.
M. D. Pickett, J. Borghetti, J. J. Yang, G. Medeiros-Ribeiro, R. S. Williams, Adv. Mater. 2011, 23, 1730.
Y. Hikita, L. F. Kourkoutis, T. Susaki, D. A. Muller, H. Takagi, H. Y. Hwang, Phys. Rev. B 2008, 77, 670.
E. R. Brown, T. C. L. G. Sollner, C. D. Parker, W. D. Goodhue, C. L. Chen, Appl. Phys. Lett. 1989, 55, 1777.
P. J. Price, Phys. Rev. B 1988, 38, 1994.
M. Shikano, T.-K. Huang, Y. Inaguma, M. Itoh, T. Nakamura, Solid State Commun. 1994, 90, 115.
J. P. Perdew, K. Burke, M. Ernzerhof, Phys. Rev. Lett. 1996, 77, 3865.
H. T. Jeng, S. H. Lin, C. S. Hsue, Phys. Rev. Lett. 2006, 97, 067002.
D. Vanderbilt, Phys. Rev. B 1990, 41, 7892.
P. Giannozzi, S. Baroni, N. Bonini, M. Calandra, R. Car, C. Cavazzoni, D. Ceresoli, G. L. Chiarotti, M. Cococcioni, I. Dabo, A. Dal Corso, S. de Gironcoli, S. Fabris, G. Fratesi, R. Gebauer, U. Gerstmann, C. Gougoussis, A. Kokalj, M. Lazzeri, L. Martin-Samos, N. Marzari, F. Mauri, R. Mazzarello, S. Paolini, A. Pasquarello, L. Paulatto, C. Sbraccia, S. Scandolo, G. Sclauzero, A. P. Seitsonen, et al., J. Phys.: Condens. Matter 2009, 21, 395502.
M. Y. Zhuravlev, Y. Wang, S. Maekawa, E. Y. Tsymbal, Appl. Phys. Lett. 2009, 95, 052902.
D. J. Kim, J. Y. Jo, Y. S. Kim, Y. J. Chang, J. S. Lee, J. G. Yoon, T. K. Song, T. W. Noh, Phys. Rev. Lett. 2005, 95, 237602.
J. H. Barrett, Phys. Rev. 1952, 86, 118.