(PhysOrg.com) -- Utilisateurs de l'Université du Wisconsin-Madison et du Center for Nanophase Materials Science, travailler avec le groupe de microscopie à rayons X, ont découvert des effets structurels accompagnant la lithographie à l'échelle nanométrique des domaines de polarisation ferroélectrique. Les résultats jettent un nouvel éclairage sur la physique des changements structurels induits au cours de ce processus lithographique modèle à l'échelle nanométrique.

Le développement des moyens de manipuler des motifs à l'échelle nanométrique à leurs échelles de longueur fondamentales a conduit à une croissance considérable des applications de la lithographie par sonde à balayage. Le potentiel de ces capacités n'a pas encore été pleinement exploité, en partie parce que le grand nombre de processus physiques parfois subtils impliqués n'ont pas encore été suffisamment bien décrits. La microscopie à nanodiffraction des rayons X réalisée sur la ligne de lumière Hard X-Ray Nanoprobe a été utilisée pour sonder un motif écrit dans une couche ferroélectrique en utilisant la nanolithographie ferroélectrique à sonde à balayage. Cette adaptation de la microscopie à force de réponse piézoélectrique (PFM) peut être utilisée pour écrire des motifs de domaine à l'échelle nanométrique arbitraires dans un film mince ferroélectrique. Le modèle de déformation stable observé montre que la forme globale du film est inchangée, mais la polarisation électrique est modifiée.

L'approche de la lithographie ferroélectrique est l'une des nombreuses façons émergentes de contrôler les degrés de liberté à l'échelle nanométrique avec des sondes à balayage, qui, dans d'autres systèmes, peut également fournir un contrôle des domaines magnétiques et ordonnés en charge. Les chercheurs ont découvert qu'une distorsion cristallographique dans le réseau du ferroélectrique Pb(Zr, Ti)O 3 (PZT) le film mince résulte de la réponse électromécanique à l'échelle nanométrique à des charges non blindées au niveau des surfaces et des interfaces. L'augmentation résultante de l'énergie libre des domaines écrits déduite de cela pose une limite importante pour la nanolithographie ferroélectrique. Sur la base de cette intuition, il sera possible d'étendre la capacité de la PFM et d'autres méthodes de structuration à l'échelle nanométrique en utilisant des informations structurelles locales directes.