Billeddannelse af nanoskala polarisering i ferroelektrik med sammenhængende røntgenstråler

At se finskalaegenskaberne af materialer, der er relevante for nanoteknologi, er en fremtrædende udfordring, som i øjeblikket kun kan opfyldes under ideelle forhold. Sammenhængende røntgenbillede lover i høj grad at udvide sortimentet af materialer og miljøer, hvor disse vigtige egenskaber kan observeres. Brugere fra Argonne's Materials Science og Nanoscience &Technology divisioner, i samarbejde med X-Ray Microscopy Group ved Center for Nanoscale Materials og forskere fra Advanced Photon Source, KAIST, Northern Illinois University, og University of Melbourne, har rapporteret udviklingen af ​​en ny røntgenbilledteknik, sammenhængende røntgen-Bragg-projektionsptykografi, og dets anvendelse til studiet af strukturer i nanoskala i ferroelektriske tynde film.

Under visse betingelser, ferroelektriske tynde film (brugt, for eksempel, i specialiserede computerhukommelser) danner netværk af nanoskala -domæner med tydelige lokale polariseringer, der er vanskelige at forestille sig, fordi deres egenskaber styres af filmens omgivende miljø. Non-invasiv visualisering af disse polære domæner under realistiske grænseforhold er nøglen til den fortsatte udvikling af ferroelektriske enheder.

Bragg-ptykografimetoden anvender en meget gennemtrængende nanofokuseret røntgenstråle til at skabe rumligt overlappende kohærente diffraktionsbilleder, hvilken, i dette studie, blev brugt til at visualisere nanoskala domænepolarisering i en epitaksialt anspændt ferroelektrisk tynd film af PbTiO ₃ . Med en demonstreret rumlig opløsning på mindre end seks nanometer, denne nye kvantitative billeddannelsesteknik baner vejen for visualisering af domænemorfologi og adfærd inde i ferroelektriske heterostrukturer under relevante forhold.