Article (Périodiques scientifiques)
Optical control of polarization in ferroelectric heterostructures
Tao, Li; Lipatov, Alexej; Lu, Haidong et al.
2018In Nature Communications, 9, p. 3344
Peer reviewed vérifié par ORBi
 

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Mots-clés :
perovskites; transition-metal dichalcogenides; Heterostructure; optical switching; excitons
Résumé :
[en] In the ferroelectric devices, polarization control is usually accomplished by application of an electric field. In this paper, we demonstrate optically induced polarization switching in BaTiO3-based ferroelectric heterostructures utilizing a two-dimensional narrow-gap semiconductor MoS2 as a top electrode. This effect is attributed to the redistribution of the photo-generated carriers and screening charges at the MoS2/BaTiO3 interface. Specifically, a two-step process, which involves formation of intra-layer excitons during light absorption followed by their decay into inter-layer excitons, results in the positive charge accumulation at the interface forcing the polarization reversal from the upward to the downward direction. Theoretical modeling of the MoS2 optical absorption spectra with and without the applied electric field provides quantitative support for the proposed mechanism. It is suggested that the discovered effect is of general nature and should be observable in any heterostructure comprising a ferroelectric and a narrow gap semiconductor.
Disciplines :
Physique
Auteur, co-auteur :
Tao, Li;  Univ Nebraska
Lipatov, Alexej;  Univ Nebraska
Lu, Haidong;  Univ Nebraska
Lee, Hyungwoo;  Univ Wisconsin
Lee, Jung-Woo;  Univ Wisconsin
TORUN, Engin ;  University of Luxembourg > Faculty of Science, Technology and Communication (FSTC) > Physics and Materials Science Research Unit
WIRTZ, Ludger ;  University of Luxembourg > Faculty of Science, Technology and Communication (FSTC) > Physics and Materials Science Research Unit
Eom, Chang-Beom;  Univ Wisconsin
Iñiguez, Jorge;  Luxembourg Institute of Science & Technology - LIST > MRT
Sinitskii, Alexander;  Univ Nebraska
Gruverman, Alexej;  Univ Nebraska
Co-auteurs externes :
yes
Langue du document :
Anglais
Titre :
Optical control of polarization in ferroelectric heterostructures
Date de publication/diffusion :
août 2018
Titre du périodique :
Nature Communications
eISSN :
2041-1723
Maison d'édition :
Nature Publishing Group, London, Royaume-Uni
Volume/Tome :
9
Pagination :
3344
Peer reviewed :
Peer reviewed vérifié par ORBi
Focus Area :
Physics and Materials Science
Projet FnR :
FNR7490149 - 20 Electric Transport And Superconductivity In Transition Metal Dichalcogenides Nanolayers, 2013 (01/02/2014-31/01/2019) - Ludger Wirtz
Organisme subsidiant :
FNR - Fonds National de la Recherche
Disponible sur ORBilu :
depuis le 14 janvier 2019

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