单个钆钛纳米晶的铁电纹理
材料科学
2024-07-11 v2
摘要
铁电材料在纳米尺度上显示出异样的极化纹理，可用于提高电子组件的能源效率。绝大多数研究是在薄膜上进行的二维研究，这些薄膜可以进一步纳米化，但鲜有研究关注单个孤立纳米晶，这些纳米晶在溶液中合成，可能开启其他应用领域。本文中，我们对钆钛 (BaTiO, BTO) 纳米晶 (NC) 附着于导电基底并包围空气的极化纹理进行实验和理论研究。我们合成了形貌较为规则的准立方体形状的 NC，平均尺寸为 160 纳米，保持 BTO 在室温下的四方结构。随后我们通过压电响应力显微镜 (PFM) 考察了这些原始单个 NC 的逆压电性质，特别注意抑制静电伪信号。在所研究的所有 NC 中，我们无法检测到任何垂直 PFM 信号，侧向响应图显示边缘处的位移更大。使用专为铁电纳米结构设计的场相模拟，我们能够预测 NC 核心由 180{\deg} 上下域组成，这些域定义了极化轴，在与该轴正交的两个面facet 中的 90{\deg} 旋转，最终在这些平面内形成约 10 纳米厚度的层，主要由沿边缘的 180{\deg} 域组成。从这种极化分布我们预测了侧向 PFM 响应，其与实验观察结果在整体上表现出很好的定性一致性。这一工作将 PFM 定位为评估复杂铁电纳米结构作为传感器潜力的相关工具。
引用
@article{arxiv.2402.14502,
title = {Ferroelectric texture of individual barium titanate nanocrystals},
author = {Athulya Muraleedharan and Kevin Co and Maxime Vallet and Abdelali Zaki and Fabienne Karolak and Christine Bogicevic and Karen Perronet and Brahim Dkhil and Charles Paillard and Céline Fiorini-Debuisschert and François Treussart},
journal= {arXiv preprint arXiv:2402.14502},
year = {2024}
}