AlScN是一种极具远景的新式铁电资料，具有优异才能的高温稳定性和CMOS兼容性，使其成为5G射频前端滤波器、下一代功率器材、存储器和新式内存核算器材的潜在候选资料。但是，比较来说较低的压电系数和巨大的矫顽场仍然是其大范围的运用的要害瓶颈。

  为了对优化AlScN功能供给理论指导和有用战略，西安交通大学任巍教授和西蒙菲莎大学叶作光教授团队提出了一种依据合金化和应变工程的协同调控战略，并运用密度泛函理论进行第一性原理核算，以研讨钪浓度和外延拉伸应变对AlScN性质的影响。所提出的战略能够明显提高压电应变系数（d33 300 p/CN）和机电耦合系数（~ 55%），一起下降其矫顽场，并坚持较大的极化（Psp 68 μC/cm-2）。d33和机电耦合系数的大幅度的添加关于优化射频运用中声表面波谐振器的功能十分有利。一起，EC的下降为低功耗铁电存储设备，如铁电随机存取存储器和内存核算突触器材供给了新的时机。此外，该研讨经过从头算分子动力学模仿研讨了应变工程AlN基压电/铁电资料的高温稳定性。

  图2Born有用电荷、压电应力系数、压电应变系数和机电耦合系数跟着合金化和应变工程协同调控的演化。在协同调控效果下，压电系数d33和机电耦合系数的明显增大一方面来源于弹性软化，另一方面源于Born有用电荷的继续增强。

  图3合金化和应变工程效果下弹性常数C33的演化。纵向弹性常数C33的核算依据成果得出，应变工程和合金化协同调控效果有助于下降AlScN的弹性常数C33。

  图4纯AlN和AlScN的电子局域化函数（ELF）和晶体轨迹有用哈密顿布居（COHP）成果比照。经过电子局域化函数（ELF）和晶体轨迹有用哈密顿布居（COHP）的核算阐明晰弹性系数减小的微观机制，即无论是合金化仍是外延拉伸应变，都会引起c轴方向上金属-N键的强度下降。

  图5 (a) NEB核算进程示意图，显现了具有七种中间状态的极化翻转途径。（b）AlScN在Sc合金化和施加的双轴拉伸应变下极化翻转势垒的演化。经过过渡态体现的极化翻转势垒下降标明，协同调控效果有助于下降AlScN的矫顽场。