Måling af nanokrystallers elektriske egenskaber

Storbritanniens National Physical Laboratory (NPL) arbejder på at give mere pålidelige målinger af de elektriske egenskaber af materialer, der bruges i nanoteknologi – hvilket kan føre til meget mere nøjagtige enheder i fremtiden.

Scanning probe microscopy (SPM) vandt Nobelprisen i 1986. Den bruger en sonde i nanostørrelse til at føle overfladen af ​​et materiale – beslægtet med en finger, der læser punktskrift i ekstremt lille skala. Teknikken kan også måle de elektriske egenskaber af materialer, der bruges i nanoteknologi – og "mærke", hvordan materialerne reagerer, når der føres elektricitet igennem dem.

SPM åbner op for en masse nye muligheder for nye enheder, da vi nu kan finde ud af, hvordan elektriske materialer fungerer på nanoskalaen. Den ene del af manglende information er måling af pålidelige værdier.

NPL-forskere har nu opdaget, at ved at kombinere teksturanalyse, gennem elektron backscatter diffraction (EBSD), med piezorespons kraftmikroskopi, kvantitative målinger af de piezoelektriske egenskaber kan foretages i en skala på 25 nm, mindre end domænestørrelsen, dvs. de elektriske funktioner, der dikterer materialets egenskaber.

Den kombinerede teknik bruges til at opnå data om den domæneopløste effektive piezoelektriske enkeltkrystalrespons af individuelle krystallitter i Pb(Zr) _0,4 Ti _0,6 )O ₃ keramik. Resultaterne giver indsigt i videnskaben om domæneteknologi og giver praktisk information til den fremtidige udvikling af nye nanostrukturerede ferroelektriske materialer til hukommelse, nano-aktuatorer, og sensorer.

Tim Burnett fra NPL sagde, "Efterhånden som ønsket om at miniaturisere enheder fortsætter, bliver vi nødt til at foretage ændringer i, hvordan de laves for at øge ydeevnen, så det er vigtigt at måle, hvordan elektriske materialer opfører sig på nanoskalaen. Problemet med at lave ting, der er i nanostørrelse, er, at det er meget svært at måle deres ydeevne. Vores forskning hos NPL vil derfor gøre det muligt at foretage ægte sammenligninger og fremme en bedre forståelse af nanoteknologien i elektriske materialer og enheder."