L’antiferroélectricité de l’oxyde PbZrO₃ reste très débattue, surtout pour les couches minces. Les substrats oxydes classiques provoquent des désaccords de maille, entraînant relaxation et défauts lors de la croissance. Une collaboration entre le C2N, le LAF et le LPS (Paris-Saclay) a permis de faire croître par ablation laser des films épitaxiés de PbZrO₃ sur des substrats artificiels de LaLuO₃, avec une électrode de SrPbO₃. Cette structure induit une contrainte de tension dans les couches de PbZrO₃, stabilisant la phase antiferroélectrique orthorhombique de 200 nm jusqu’à 9 nm d’épaisseur. Les capacités obtenues présentent une double hystérésis caractéristique en polarisation, confirmée par des observations locales en microscopie électronique à balayage en transmission (STEM) du motif antipolaire « haut-haut-bas-bas » des atomes de Plomb. Ces résultats soulignent le rôle clé de la contrainte épitaxiale pour préserver l’antiferroélectricité à l’échelle nanométrique.
Références :
Establishing a pure antiferroelectric PbZrO3 phase through tensile epitaxial strain
Krina Parmar1,2, Pauline Dufour1, Emma Texier2, Cécile Carrétéro1, Xiaoyan Li3 , Florian Godel1, Jirka Hlinka4, Brahim Dkhil5, Daniel Sando6, Hugo Aramberri7, Jorge Íñiguez-González7, Stéphane Fusil1, Alexandre Gloter3, Thomas Maroutian2 et Vincent Garcia1
Nat Commun 16, 6536 (2025).
DOI : https://doi.org/10.1038/s41467-025-61867-y
Affiliations
1 Laboratoire Albert Fert, CNRS, Thales, Université Paris-Saclay, Palaiseau, France
2 Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies, CNRS, Université Paris-Saclay, Palaiseau, France
3 Laboratoire de Physique des Solides, CNRS, Université Paris-Saclay, Orsay, France
4 Institute of Physics, Academy of Sciences, Praha, Czech Republic
5 Université Paris-Saclay, CentraleSupélec, CNRS, Laboratoire SPMS, Gif-sur-Yvette, France
6 MacDiarmid Institute, University of Canterbury, Christchurch, New Zealand
7 Luxembourg Institute of Science and Technology, Esch-sur-Alzette, Luxembourg
Mots-clefs : antiferroélectricité, oxydes fonctionnels, épitaxie
Contacts : Thomas Maroutian, C2N et Vincent Garcia, LAF
Figure : (Gauche) Image STEM de PbZrO₃ sous contrainte sur LaLuO₃ avec électrode de SrPbO₃ ; (Droite) Texture antipolaire du PbZrO₃ de 9 nm d’épaisseur, montrant les déplacements alternés haut-haut (bleu) et bas-bas (rouge) des atomes de Pb. (En bas à droite) Réseau cristallin de PbZrO₃ sous contrainte.
Une partie de ces travaux a été soutenue par le réseau français Renatech pour la nanofabrication.
