铁电材料局域非线性行为的自动化实验
材料科学
2022-07-01 v1
摘要
我们开发并实现了一种多模态成像中的自动化实验，以探测复杂材料中的结构、化学与功能行为，并阐明控制器件功能的主导物理机制。本文探究了压电力显微镜（PFM）中非线性机电响应的涌现。PFM中的非线性响应可源于多种机制，包括常由畴结构控制的内禀材料响应、影响针尖-表面结处力学现象的表面形貌，以及潜在的表面污染物存在。利用自动化实验探测模型铁电钛酸铅（PTO）与铁电Al0.93B0.07N薄膜中非线性行为的起源，发现PTO在a/c畴壁处表现出不对称非线性行为，在c/c畴壁周围呈现展宽的高非线性响应区。相比之下，Al0.93B0.07N中良好极化区域表现出高线性压电响应与低非线性响应，而多畴区域则表现为低线性响应与高非线性响应。我们表明，将深度核学习中的相异探索策略表述为替代假设，可确立非线性行为背后的主导物理机制，提示该自动化实验方法有望甄别相互竞争的物理机制。此技术亦可扩展至电子、探针与化学成像。
引用
@article{arxiv.2206.15110,
title = {Automated Experiments of Local Non-linear Behavior in Ferroelectric Materials},
author = {Yongtao Liu and Kyle P. Kelley and Rama K. Vasudevan and Wanlin Zhu and John Hayden and Jon-Paul Maria and Hiroshi Funakubo and Maxim A. Ziatdinov and Susan Trolier-McKinstry and Sergei V. Kalinin},
journal= {arXiv preprint arXiv:2206.15110},
year = {2022}
}
备注
18 pages, 5 figures