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袁国亮教授关于机械铁电畴转换的工作发表在Advanced Electronic Materials

编辑:admin 发布时间:2020-06-07 访问次数:

铁电薄膜广泛应用于压电传感器、致动器、声表面波器件和非易失性存储器等领域。这些器件的功能依赖于对极化和畴结构的控制。近年来,畴壁纳米电子学在许多氧化物铁电膜如 PbZr1xTixO3BiFeO3、和AMnO3 (A = YBiEr)、中得到了广泛的关注,这进一步要求在纳米尺度上对畴壁和畴壁进行精确控制。对于四方的PbZr1 - xTixO3薄膜,在[001]方向有面外极化的c畴,在[010][100]晶体学方向有面内极化的a畴。 Feigl等观察到在PbZr0.1Ti0.9O3 (PZT)中,a/c畴壁的导电性比畴本身更强。Stolichnov等人在(001)DyScO3 (DSO)上沉积的PZT薄膜中发现了沿a/c域壁的非热激活金属样导电。这些现象提供了制造基于调制畴壁电容的高密度器件的机会。通过调整外延膜生长过程中的薄膜厚度和基材施加的外延应变,可以在一定程度上控制这些a域的宽度和密度。然而,通过外加电场或机械力来精确控制畴宽、方向和位置是一个更具挑战性的新课题,因为这种能力为未来器件制备纳米尺度的畴壁电路提供了有价值的处理方法。

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文章发现在PbZr0.1Ti0.9O3薄膜中引入铁弹性a畴,可以大大降低针对180°c畴切换的势垒,通过施加来自原子力显微镜尖端的加载力,可以在50 nm厚的薄膜中进行机械铁电畴切换,而且,这些α-畴在c-畴基质中是稳定的,而没有进一步的机械应力。这些结果揭示了铁电薄膜中畴切换的机理,使得创建纳米级畴壁电路成为可能,并有助于机械控制新型铁电器件的设计。

相关论文以题为“Ferroelastic-Domain-Assisted Mechanical Switching of Ferroelectric Domains in Pb(Zr,Ti)O3 Thin Films”发表在Advanced Electronic Materials上,第一作者为南京理工大学袁国亮教授。

相关工作得到了中国自然科学基金和江苏省自然科学基金的支持。


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