压电力显微镜中探针的选择、信号稳定性及实践问题
仪器与探测器
2016-01-15 v1 材料科学
摘要
压电力显微镜（PFM）已成为在微纳尺度研究铁电体的标准工具。然而，PFM 信号的可靠性常常存在问题，其量化具有挑战性因而未广泛应用。在此，我们展示了一项关于 PFM 信号可重复性以及文献中报道的所谓 PFM 背景信号的研究。我们发现 PFM 信号在某种程度上一般是可重复的。周期性极化铌酸锂（PPLN）上 180{\deg} 畴之间的 PFM 信号差在大量测量（于低频区间（30-70 kHz）进行）中被用作参考信号。我们表明，与铂涂层探针相比，金刚石涂层探针表现出改善的信号稳定性、更低的背景信号以及与 PFM 相关的更少的成像伪影，这反映在测量的散布中。这归因于导电层机械稳定性的改善。对于金刚石涂层探针，平均 PFM 信号的平均偏差为 38.3%。尽管该偏差相对较高，但远优于文献中约 73.1% 的偏差值。此外，我们发现背景信号相对于 0 的平均偏差为 PPLN 畴对比度的 11.6%。因此，在量化 PFM 信号时需要计入背景信号，并应从 PFM 信号中减去它。这些结果对 PFM 信号的量化十分重要，因为当在 PPLN 上测量的 PFM 信号与其宏观 d33 系数相关时，PPLN 可能用于此目的。最后，展示了样品抛光对 PFM 信号的关键影响，我们建议使用多步抛光路径，其最终步骤涉及 200 nm 尺寸的胶体二氧化硅颗粒。
引用
@article{arxiv.1601.03612,
title = {Choice of tip, signal stability and practical aspects of Piezoresponse-Force-Microscopy},
author = {L. F. Henrichs and J. Bennett and A. J. Bell},
journal= {arXiv preprint arXiv:1601.03612},
year = {2016}
}