Laddningsscreening i ferroelektrisk Pb (Zr, Ti) O3 -nanoroder användes för att kontrollera deras domänmönster. C-domänfraktionen ökade markant med stångbredden, medan a-domänbildningen rådde genom metallisering av deras sidovägg. Alla observerade resultat kan förklaras av det depolariserande fältet, härrörande från den ofullkomliga laddningsscreeningen. Detta tillvägagångssätt kan utvidgas till andra lågdimensionella ferroelektriska system i nanoskala. Upphovsman:Tomoaki Yamada
Många nästa generations elektroniska och elektromekaniska apparater bygger på utvecklingen av ferroelektriska material. De ovanliga kristallstrukturerna hos dessa material har regioner i sina galler, kallas domäner, som beter sig som molekylära omkopplare. Justeringen av en domän kan växlas av ett elektriskt fält, som ändrar atomernas position i kristallen och ändrar polarisationsriktningen. Dessa kristaller odlas vanligtvis på bärande substrat som hjälper till att definiera och organisera beteendet hos domäner. Kontroll över byte av domäner vid tillverkning av kristaller av ferroelektriska material är avgörande för framtida tillämpningar.
Nu har ett internationellt team vid Nagoya University utvecklat ett nytt sätt att kontrollera domänstrukturen för ferroelektriska material, vilket kan påskynda utvecklingen av framtida elektroniska och elektromekaniska enheter.
"Vi odlade blyzirkonat -titanatfilmer på olika substrattyper för att framkalla olika typer av fysisk belastning, och sedan etsat selektivt delar av filmerna för att skapa nanoroder, "säger huvudförfattaren Tomoaki Yamada." Nanorodernas domänstruktur var nästan helt vänd jämfört med [den för] den tunna filmen. "
Blyzirkonattitanat är en vanlig typ av ferroelektriskt material, som växlar baserat på rörelsen av fångade blyatomer mellan två stabila positioner i kristallgitteret. Delar av filmen avlägsnades medvetet för att lämna fristående stavar på substraten. Teamet använde sedan synkrotronröntgenstrålning för att undersöka domänstrukturen för enskilda stavar.
Stavarnas kontaktyta med substratet reducerades kraftigt och domänegenskaperna påverkades mer av den omgivande miljön, som blandade ihop domänstrukturen. Teamet fann att beläggning av stavarna med en metall kan skärma effekterna av luften och de tenderade att återställa den ursprungliga domänstrukturen, enligt bestämning av substratet.
"Det finns få effektiva sätt att manipulera domänstrukturen för ferroelektriska material, och detta blir svårare när materialet nanostruktureras och kontaktytan med substratet är liten. vilket är ett viktigt steg mot de nya funktionella nanoskalaenheter som utlovas av dessa material. "
Artikeln, "Strategi för avgiftsscreening för kontroll av domänmönster i ferroelektriska system i nanoskala, "publicerades i Vetenskapliga rapporter .
