用于纳米线压电与摩擦电定量分析的时域开路导电原子力显微镜
介观与纳米尺度物理
2021-02-08 v4 材料科学
应用物理
摘要
压电纳米线因其在纳米尺度上增强的性能，在传感、驱动和能量收集方面具有广阔前景。然而，由于实际限制以及摩擦电和压电电子效应等额外机电机理的出现，纳米材料中压电性的定量表征具有挑战性。在此，我们提出一种开路导电原子力显微镜（cAFM）方法，用于定量提取纳米线的轴向压电系数。我们从理论和实验上表明，标准短路 cAFM 模式不足以表征纳米线的压电性，且此类测量受竞争机制支配。我们引入一种替代的开路构型，并采用时间分辨机电测量来提取压电系数。该方法被应用于具有重要半导体地位但压电系数相对较低的 GaAs。所得 GaAs 结果约为 0.4–1 pm/V，与现有知识和理论吻合良好。我们的方法在理解不同机电机理共存以及定量压电纳米尺度表征方面代表了显著进展。其易于实现将有助于更好地理解纳米尺度下的电机理。
引用
@article{arxiv.1908.05512,
title = {Time-Resolved Open-Circuit Conductive Atomic Force Microscopy for Quantitative Analysis of Nanowire Piezoelectricity and Triboelectricity},
author = {Yonatan Calahorra and Wonjong Kim and Jelena Vukajlovic Plestina and Anna Fontcuberta i Morral and Sohini Kar-Narayan},
journal= {arXiv preprint arXiv:1908.05512},
year = {2021}
}