Blindage de charge en Pb(Zr, ferroélectrique, Ti)O3 nanotiges a été utilisé pour contrôler leur modèle de domaine. La fraction du domaine c a nettement augmenté avec la diminution de la largeur de la tige, tandis que la formation du domaine a prévalait par métallisation de leur paroi latérale. Tous les résultats observés pourraient être expliqués par le champ dépolarisant, résultant du criblage de charge imparfait. Cette approche pourrait être étendue à d'autres systèmes ferroélectriques nanométriques de faible dimension. Crédit :Tomoaki Yamada
De nombreuses technologies de dispositifs électroniques et électromécaniques de nouvelle génération reposent sur le développement de matériaux ferroélectriques. Les structures cristallines inhabituelles de ces matériaux ont des régions dans leurs réseaux, appelés domaines, qui se comportent comme des commutateurs moléculaires. L'alignement d'un domaine peut être basculé par un champ électrique, qui change la position des atomes dans le cristal et change la direction de polarisation. Ces cristaux sont généralement cultivés sur des substrats de support qui aident à définir et à organiser le comportement des domaines. Le contrôle de la commutation des domaines lors de la fabrication de cristaux de matériaux ferroélectriques est essentiel pour les applications futures.
Maintenant, une équipe internationale de l'Université de Nagoya a développé une nouvelle façon de contrôler la structure de domaine des matériaux ferroélectriques, ce qui pourrait accélérer le développement de futurs dispositifs électroniques et électromécaniques.
« Nous avons fait pousser des films de titanate de zirconate de plomb sur différents types de substrats pour induire différents types de contraintes physiques, puis gravé sélectivement des parties des films pour créer des nanotiges, ", explique l'auteur principal Tomoaki Yamada. "La structure de domaine des nanotiges était presque complètement inversée par rapport à [celle] du film mince."
Le titanate de zirconate de plomb est un type courant de matériau ferroélectrique, qui bascule en fonction du mouvement des atomes de plomb piégés entre deux positions stables dans le réseau cristallin. Des parties du film ont été délibérément retirées pour laisser des tiges autoportantes sur les substrats. L'équipe a ensuite utilisé le rayonnement X synchrotron pour sonder la structure de domaine de tiges individuelles.
La surface de contact des tiges avec le substrat était fortement réduite et les propriétés du domaine étaient davantage influencées par le milieu environnant, qui a mélangé la structure du domaine. L'équipe a découvert que le revêtement des tiges avec un métal pouvait filtrer les effets de l'air et ils avaient tendance à récupérer la structure de domaine d'origine, tel que déterminé par le substrat.
"Il existe peu de moyens efficaces de manipuler la structure de domaine des matériaux ferroélectriques, et cela devient plus difficile lorsque le matériau est nanostructuré et que la zone de contact avec le substrat est petite. " explique le collaborateur Nava Setter. " Nous avons appris qu'il est possible de nanostructurer ces matériaux en contrôlant leurs domaines, ce qui est une étape essentielle vers les nouveaux dispositifs nanométriques fonctionnels promis par ces matériaux."
L'article, "Stratégie de criblage de charge pour le contrôle de modèle de domaine dans les systèmes ferroélectriques à l'échelle nanométrique, " a été publié dans Rapports scientifiques .
