From Fully Strained to Relaxed: Epitaxial Ferroelectric Al_1-xSc_xN for III-N Technology

The recent emergence of wurtzite-type nitride ferroelectrics such as Al1-xScxN has paved the way for the introduction of all-epitaxial, all-wurtzite-type ferroelectric III-N semiconductor heterostructures. This paper presents the first in-depth structural and electrical characterization of such an epitaxial heterostructure by investigating sputter deposited Al1-xScxN solid solutions with x between 0.19 and 0.28 grown over doped n-GaN. The results of detailed structural investigations on the strain state and the initial unit-cell polarity with the peculiarities observed in the ferroelectric response are correlated. Among these, a Sc-content dependent splitting of the ferroelectric displacement current into separate peaks, which can be correlated with the presence of multiple strain states in the Al1-xScxN films is discussed. Unlike in previously reported studies on ferroelectric Al1-xScxN, all films thicker than 30 nm grown on the metal (M)-polar GaN template feature an initial multidomain state. The results support that regions with opposed polarities in as-grown films do not result as a direct consequence of the in-plane strain distribution, but are rather mediated by the competition between M-polar epitaxial growth on an M-polar template and a deposition process that favors nitrogen (N)-polar growth

Environmental evaluation of waste management scenarios – significance of the boundaries

Life cycle concept was applied to analyse and assess some municipal solid waste (MSW) management scenarios in terms of environmental impacts, particularised for Iasi city, Romania, where approximately 380 kg/cap/yr of waste are generated. Currently, the management processes include temporary storage, collection, transport and landfilling, but separate collection, sorting, recycling and composting of solid waste, which should be addressed according to the National Strategy and European policy for waste. Four different scenarios were elaborated as alternatives to the existing waste management system in Iasi, which include both previously applied and current waste management alternatives, as well as some advanced practices. The effectiveness of the scenarios was evaluated in terms of environmental impacts based on Life Cycle Analysis, supported by GaBi software. Some environmental impact categories (acidification, eutrophication, global warming, human toxicity, and photochemical ozone generation potentials, carcinogenic substances, heavy metals, winter smog, photochemical ozone formation) were estimated based on several impact assessment methods associated to GaBi software (CML 2001, CML 96, EDIP 2003, EI95). The study emphasises the importance of system boundaries for the life cycle impact assessment process and consequently – for the optimal waste management alternative. Santrauka Analizuojant ir vertinant komunalinių atliekų tvarkymo scenarijus buvo pritaikyta būvio ciklo koncepcija atsižvelgiant į daromą poveikį aplinkai, remiantis Jasai miesto, Rumunijoje, atveju. Šiame mieste susidaro apytiksliai 380 kg/žmogui/ metus atliekų. Šiuo metu atliekų tvarkymo procesą sudaro laikinos laikymo vietos, surinkimas, transportavimas ir deponavimas sąvartyne, bet pagal Nacionalinę strategiją ir Europos atliekų politiką atliekos turi būti rūšiuojamos, perdirbamos ir kompostuojamos. Todėl buvo detaliau išanalizuoti keturi skirtingi scenarijai kaip alternatyvos esamai atliekų tvarkymo sistemai Jasai mieste, įtraukiant prieš tai taikytas ir šiuo metu taikomas atliekų tvarkymo alternatyvas, taip pat pažangesnes praktikas. Scenarijų efektyvumas buvo vertinamas analizuojant aplinkosaugos aspektus remiantis būvio ciklo analize ir taikant GaBi programinę įrangą. Kai kurios poveikio aplinkai kategorijos (rūgštinimas, eutrofikacija, globalus atšilimas, žmonių apsinuodijimas, fotocheminis ozono susidarymo potencialas, kancerogeninės medžiagos, sunkieji metalai, žiemos smogas, fotocheminis ozono formavimasis) buvo vertinamos remiantis keletu poveikio įvertinimo aspektų, esančių GaBi programoje (CML 2001, CML 96, EDIP 2003, EI95). Atlikta studija pabrėžia sistemos ribų svarbą, vykdant poveikio vertinimą, taikant būvio ciklo procesą ir parenkant optimalią atliekų tvarkymo alternatyvą. Резюме При анализе и оценке сценариев по обработке коммунальных отходов с учетом их влияния на окружающую средув городе Ясай в Румынии, где приблизительно скапливается 380 кг/чел./ год отходов, применялась концепцияцикла существования. В настоящее время в процесс по обработке отходов вовлекаются временные места хранения, сбор, транспортировка и депонирование отходов на свалке. Однако на основании Национальной стратегии иЕвропейской политики, касаюшейся отходов, они должны сортироваться, перерабатываться и компостироваться.В связи с этим детально проанализированы четыре разных сценария в качестве альтернатив существующей в городе Ясай системе обработки отходов с использованием применявшихся ранее и применяемых в настоящее времяальтернатив по обработке отходов, а также прогрессивных практик. Эффективность сценариев оценивалась наосновании анализа природоохранных аспектов касательно анализа цикла существования и с применением программного оборудования GaBi. Некоторые категории влияния на окружающую среду (окисление, эутрофикация,глобальное потепление, отравление людей, фотохимический потенциал образования озона, канцерогенные вещества, тяжелые металлы, зимний смог, фотохимическое формирование озона) оценивались на основании нескольких аспектов влияния, имеющихся в программе GaBi (CML 2001, CML 96, EDIP 2003, EI95). Проведенный анализподчеркивает важность границ системы при оценке влияния и применении процесса цикла существования, а также подборе оптимальных альтернатив обработки отходов. Reikšminiai žodžiai: aplinka, GaBi, būvio ciklo vertinimas, kietosios atliekos, atliekų tvarkymo technologijos Ключевые слова: окружающая среда, GaBi, оценка цикла существования, твердые отходы, технологии обработки отходо

Microstructure effects on the phase transition behavior of a prototypical quantum material

Materials with insulator metal transitions promise advanced functionalities for future information technology. Patterning on the microscale is key for miniaturized functional devices, but material properties may vary spatially across microstructures. Characterization of these miniaturized devices requires electronic structure probes with sufficient spatial resolution to understand the influence of structure size and shape on functional properties. The present study demonstrates the use of imaging soft X ray absorption spectroscopy with a spatial resolution better than 2 amp; 956;m to study the insulator metal transition in vanadium dioxide thin film microstructures. This novel technique reveals that the transition temperature for the conversion from insulating to metallic vanadium dioxide is lowered by 1.2 K 0.4 K close to the structure edges compared to the center. Facilitated strain release during the phase transition is discussed as origin of the observed behavior. The experimental approach enables a detailed understanding of how the electronic properties of quantum materials depend on their patterning at the micrometer scal