Kontrollerbare funktionelle ferroelektriske domænevægge under piezoresponse mikroskop

Ferroelektriske materialer med høj fotoelektrisk, piezoelektrisk og dielektrisk respons anvendes bredt i industriprodukter, såsom transducere, kondensatorer og hukommelsesenheder. Imidlertid, som udvikling af teknologi, miniaturisering, integration og fleksibilitet er af stor betydning, som næppe kunne opfyldes af traditionelle ferroelektriske bulk -materialer. Derfor, nanoskala ferroelektriske domænevægge (DW'er), med nyligt fundet dramatisk mekanisk, elektrisk, optiske og magnetiske egenskaber bortset fra ferroelektriske domæner, er blevet et varmt emne.

På trods af de spændende egenskaber har ferroelektriske domæne vægge, for at tage dem i brug er der et presserende behov for en bedre forståelse af DW -dynamik og udvikling af DW -manipulationstilgange. Det vides, at ydre stimuli, såsom elektrisk felt, mekanisk belastning og temperaturer kan påvirke DW morfologi og stabilitet. DW -bevægelse kan også påvirkes af prøvens inertielle egenskaber samt DW'ers iboende egenskaber. Imidlertid, virkningen af ​​bundne afgifter som er en af ​​de vigtigste egenskaber ved DW'er, studeres for det meste teoretisk.

I en ny forskningsartikel offentliggjort i Beijing-baserede National Science Review , forskere ved Nanjing University i Nanjing, Kina, Rutgers University i New Jersy, USA og ved Chinese Academy of Sciences i Shenzhen, Kina giver direkte eksperimentel indsigt i DW -dynamikken i forskelligt ladede DW'er under elektriske felter. Det findes via atomkraftmikroskopi, at mobiliteten af ​​forskelligt ladede DW'er i bismuthferritfilm varierer med det elektriske felt.

Under lavere spændinger, hoved-til-hale DW'er er mere mobile end andre DW'er, under højere spændinger, hale-til-hale DW'er bliver aktive og besidder relativt lang gennemsnitlig længde. Dette tilskrives den høje kerneenergi og den relative lave vækstenergi for ladede DW'er. Baseret på disse resultater, forskere designet en totrins poling tilgang. De polariserer ferroelektriske tynde film med lavere og højere elektriske felter ved at scanne overfladen af ​​prøven med atomkraftmikroskopispidsen. Arrays af veljusterede stribe hale-til-hale DW'er produceres med succes som ledende stier, mens orienteringen af ​​DW'er kan ændres ved at variere spidsens scanningsretning. På denne måde, de opnåede den orienterede vækst- og konfigurationskontrol af ferroelektriske DW'er.

"Vores arbejde afslører den bemærkelsesværdige indvirkning af ladningsakkumulering omkring DW'er på DW -mobilitet, tilvejebringelse af en generaliserbar tilgang til dynamiske DW -studier i ferromaterialer. Den her foreslåede metode til avanceret afstemning af ledende DW'er gør betydelige fremskridt i retning af deres applikationer i funktionelle nano-enheder, "hævder de.