Piezoresponse-Kraft-Mikroskopie (PFM) - Einleitung, Prinzipien und Instrumentelle Aspekte von der Piezoresponse-Kraft-Mikroskopie durch NT-MDT

Themen Umfaßt

Einleitung
Prinzipien und Instrumentelle Aspekte von Piezoresponse-Kraft-Mikroskopie (PFM)
     Grundprinzipien von PFM
     Geschichte von PFM
     Grundlegende Theorie von PFM
Kontrast-Vorrichtung in der Piezoresponse-Kraft-Mikroskopie
Artefakte in PFM-Datenerfassung
Polarisation Kopieren und Selbstbau über PFM
Piezoresponse und Pseudoferroelectricity in ZnO
Electromechanics von Biologischen Anlagen
Nanoscale-Studien von Multiferroic-Materialien
Schlussfolgerungen

Einleitung

Ferroelectrics sind eine Unterklasse von piezoelectrics nämlich Materialien, die mechanische Deformation unter angewandter Spannung oder die Aufladung unter mechanischer Kraft erfahren. Ferroelectrics-Ausstellung eine große Auswahl von Funktionseigenschaften, einschließlich hohe und schaltbare elektrische Polarisation, starken Piezoelectricity, hohe nichtlineare optische Aktivität, hervorragenden Pyroelectricity und bemerkenswertes nichtlineares dielektrisches Verhalten. Diese Eigenschaften sind für die Anwendungen in den zahlreichen elektronischen Geräten wie Fühlern, Stellzylinder, IR-Detektoren, Mikrowellenfilter und vor kurzem Permanentspeichern unentbehrlich, einige zu benennen. Wegen dieser eindeutigen Kombination von Eigenschaftenforschern und -ingenieuren haben sich auf Sichtbarmachung von ferroelectric Gebieten (Bereiche mit eindeutiger Polarisationsrichtung) an den verschiedenen Schuppen konzentriert.

Neue Fortschritte in der Synthese und in der Fälschung von mikro-und in nanoscale ferroelectrics holten zu zu den neuen körperlichen Phänomenen und den Einheiten des Lebens, die an dieser Schuppe studiert werden und verstanden werden müssen. Wie Zellenabmessungen kleiner erhalten, ferroelectrics Ausstellung ein ausgeprägter Größeneffekt, der in einer beträchtlichen Abweichung der Eigenschaften der niedrig-Maßzellen von ihren Massenentsprechungen sich verkündet. In diesem Sinne sind ferroelectrics magnetischen Materialien ähnlich, da Oberflächenenergie nicht in den Bändchen vernachlässigt werden kann und Langstreckendipolinteraktion beträchtlich in verringerten Geometrie geändert wird. Es hängt auch ein, ob ferroelectric in ein, zwei begrenzt wird, oder alle dreidimensionalen Zellen ab.

Nach der Miniaturisierungsherausforderung werden neue Techniken für die Bewertung von ferroelectric und piezoelektrischen Eigenschaften mit dem Hoch, schließlich nanoscale Auflösung gefordert. Viele grundlegenden Punkte haben heutzutage, wie Effekt der Geometriebeschränkung auf die ferroelectric und piezoelektrischen Eigenschaften, Verhältnis zwischen lokalem piezoresponse und makroskopischen Eigenschaften sowie mikroskopischen Vorrichtungen der Polarisationsschaltung, der Gebietsstabilität und des Abbaus, einschließlich Polarisationsphänomene an der Schnittstelle angesprochen zu werden.

Über den neuen nanoscale Anwendungen hinaus wird Funktionalität von ferroelectric Filmen, polykristalline Keramik und sogar einzelne Kristalle häufig durch Defekte beherrscht, die als Kernbildung und Feststeckenmitten für bewegliche Gebietswände auftreten und folglich das piezoresponse bestimmen. Darüber hinaus entstehen die eindeutigen elektromechanischen Eigenschaften von relaxor ferroelectrics (Materialien mit riesiger Spannung und Dielektrizitätskonstante) von der Wechselwirkung der Polarisation mit Chemikalie und laden Störung auf der nmschuppe auf. Schließlich gibt es eine neue Klasse multiferroics, in dem Polarisation zur Magnetisierung an der lokalen Ebene verbunden wird.

Um die grundlegenden Vorrichtungen zu adressieren, welche die Funktionalität von ferroelectric Materialien und von Einheiten untermauern, müssen Gebietszellen und ihre Entwicklung unter Vorspannung am Mikro und an den nmschuppen studiert werden. Die schnelle Entwicklung von Scannenfühler-Mikroskopie und besonders Piezoresponse-Kraft-Mikroskopie (PFM) hat eine fabelhafte Förderung in diesem Bereich ergeben, wie unten nach der Kurzbeschreibung der Methode markiert wird.

Prinzipien und Instrumentelle Aspekte von Piezoresponse Erzwingen Mikroskopie (PFM)

Grundprinzipien von PFM

Der PFM-Anflug für die prüfenden piezo-und ferroelectric Eigenschaften am nanoscale basiert auf der starken Kupplung zwischen Polarisation und mechanischem dispacement. Anscheinend kann die Kopplung adressiert werden, indem man einen in hohem Grade lokalisierten elektrischen Bereich am Material anwendet und die resultierenden winzigen Oberflächendistanzadressen mit einer Picometerpräzision prüft (Feige. 1).

Abbildung 1. Diagramm der Piezoresponse-Kraft-Mikroskopieanordnung, in der WS- und Gleichstrom-Spannungen an der metallisierten Spitze und an der mechanischen Distanzadresse angewendet werden, wird über herkömmliche FLUGHANDBUCH-Methode gemessen.

Geläufiges FLUGHANDBUCH stellt eine ideale Plattform für lokale piezoeffect Studie wegen der hohen vertikalen Auflösung und der hohen Lokolisierung des elektrischen Bereichs an der Kreuzung zwischen der metallisierten Spitze und der Oberfläche zur Verfügung. Folglich ist PFM ein Kontaktmodus FLUGHANDBUCH, in dem eine elektrisch beeinflußte leitfähige FLUGHANDBUCH-Spitze da ein Fühler der lokalen elektromechanischen Kupplung über den gegenteiligen Piezoeffekt verwendet wird. Bemerkenswert ergänzt sich die grundlegende Bilderzeugungsvorrichtung in PFM zu Kraft-basierten FLUGHANDBUCH-Methoden (Kraft ist angewandt und der Spitzenausschlag wird gemessen) und zur Scannentunnelbaumikroskopie (STM) (schräg ist angewandt und ein Strom wird gemessen).

Geschichte von PFM

Nach der Erfindung von STM und von FLUGHANDBUCH, waren die ersten Beispiele des Messens einer Vorspannung-induzierten Deformation wegen des Piezoelectricity mit einem Scannenfühler, im Jahre 1991 wo piezoresponse unter Verwendung Scannen akustischer Mikroskopie und STMS studiert wurde. Später sind die ersten Papiere auf piezoelektrischen Maßen und die Sichtbarmachung des ferroelectric Gebietes durch FLUGHANDBUCH erschienen. Nach diesem sind eine Reihe Pionierergebnisse durch Takata et al. (unter Verwendung der Spannungsdarstellung über den Tunnelbau der akustischen Mikroskopie), Franke et al., Kolosov et al. und Gruverman et al. erzielt worden. Die Arbeit durch Gruverman mit Mitverfassern ist besonders wichtig, weil sie Darstellung und Schaltung im geläufigen ferroelectrics und das Münzen der Ausdrücke „Piezoresponse“ und „PFM“ zeigte, die jetzt Standard geworden sind. In der Vergangenheit ist 15 Jahre, PFM das erste Hilfsmittel für das Studieren von statischen und dynamischen Eigenschaften von ferroelectric Materialien geworden, wie durch einige neue Bücher und Zusammenfassungen bewiesen.

Grundlegende Theorie von PFM

In PFM wird eine Spannung an der leitfähigen Spitze wie angewendet

Vtip = V+DC VAC Lattich (ωt)

Hier istDC V die Gleichstrom-Vorspannung (Schaltungsvorspannung), VAC ist die WS-Vorspannung (prüfende Vorspannung) und ω ist die WS-Vorspannungsfrequenz (Frequenz treibend). Während die Probe und die Verträge wegen des gegenteiligen Piezoeffektes erweitert, wird der Spitzenausschlag unter Verwendung a Verriegelung-im Verstärker damit die Spitzenoszillation geüberwacht

A = A0 + ALattich (ωt + φ)

wo A0 ist, ist die statische Oberflächendistanzadresse und das φ die Phasenänderung zwischen der treibenden Spannung VAC und der Spannung verursachten Deformation A = d33eff VAC + (∂C/∂z) (VDC - VV5)AC. Der erste Ausdruck ist die wahres piezoresponse passende lokale piezoelektrische Deformation, die durch das effektive piezocoefficient d beschrieben wird33eff und der zweite Ausdruck ist eine lokale elektrostatische Deformation, die durch lokales verursacht wird und globales Maxwell stress.20 Gegen Stände für das Oberflächen- Potenzial und das C ist das Gesamt-capaciatance der Freitragendprobe Anlage.

Die PFM-Amplitude stellt Informationen auf der Größe der lokalen elektromechanischen Kupplung zur Verfügung, während das PFM-Phasenbild lokale Polarisationsorientierung gibt. Gewöhnlich ist die Darstellungsauflösung von PFM kleiner als ~ 10-30 nm, wie von Hälfte der Breite einer Gebietswand im Misch-PFM-Signal, FOTOREZEPTOR = A Lattich(φ) bestimmt das größtenteils für die Kennzeichnung verwendet wird (φ ist Äther nah an 0º oder zu 180º). Die Auflösung wird durch das Spitzeprobe Kontaktgebiet (nominal bestimmt durch den Radius der Spitzenspitze), zwar zusätzliche Vorrichtungen für die Erweiterung wie elektrostatische Interaktionen begrenzt und die Entstehung eines flüssigen Stutzens in der Spitzeoberfläche Kreuzung sind möglich.

Kontrast-Vorrichtung in der Piezoresponse-Kraft-Mikroskopie

Die Kontrastvorrichtung und der Befund von Mustern des ferroelectric Gebietes mit PFM basiert auf der Tatsache, dass ferroelectric Materialien notwendigerweise piezoelektrisch sind. Im Allgemeinen führt der Kragbalken drei Arten Distanzadressen durch: (i) vertikaler Ausschlag infolge aus der flachen Kraft heraus wegen d-33eff Koeffizienten, (ii) Drehung (verursacht durch Schere piezocoefficient d)15eff und (iii), wölbend von der Interaktion mit der Oberfläche, wenn eine auf gleicher Ebene Kraft entlang dem freitragenden Schwerpunkt wirkt. Das erste Baumuster von Deformationen gekennzeichnet als Aus-vonflugzeug (oder vertikales PFM oder VPFM) Maße.

Wenn die Polarisation und angewendeter elektrischer Bereich (Fig. 2a) parallel sind, ist die Deformation positiv (Reihenentwicklung) und piezoresponse Signal ist in der Phase mit V.AC Im Gegenteil wenn der angewandte elektrische Bereich zur spontanen Polarisation anti-parallel ist, veranlaßt dieses piezoelektrisch, mit der konsequenten Senkung des Kragbalkens zu schmälern (Fig. 2b). Der elektrische Bereich und das piezoresponse Signal werden in Phase durch 180° verschoben. Ähnlich kann die Richtung der Polarisation für das auf gleicher Ebene polarisierte ferroelectric Korn über einen relevanten (Schere) piezoelektrischen Koeffizienten d abgeleitet werden15eff (Fig. 2c, d). In diesem Fall verursacht der angewandte elektrische Bereich eine Scherdeformation des Kornes, das über die Reibungskräfte auf die Dreh- Bewegung des Kragbalkens übertragen wird. Diese Maße werden weiter als auf gleicher Ebene (oder seitliches PFM oder LPFM) Maße bezeichnet.

Wegen der freitragenden Asymmetrie, Polarisation in Richtung des freitragenden Schwerpunkts kann nur aufgezeichnet werden, indem die Probe durch 90° entlang dem Zschwerpunkt physikalisch rotieren und das Maß auf gleicher Ebene wiederholen. Indem man alle drei Bauteile des piezoresponse Signals erwirbt, ist es möglich, mindestens semiquantitative Rekonstruktion der Polarisationsorientierung durchzuführen. Jedoch kann genaue Orientierung der Polarisation berechnet werden, nur wenn alle Bauteile des piezoelektrischen Spanners bekannt. Der erste Versuch, die Amplitude des piezoresponse Signals auf der Orientierung der ferroelectric Polarisation in Verbindung zu stehen ist durch Harnagea aufgenommen worden und Pignolet und ausführliche Förmlichkeit ist später durch Kalinin et al. entwickelt worden. Eine vorsichtige Analyse der Bewegung des Kragbalkens muss in Bezug auf seine Orientierung im Verhältnis zu den kristallographischen Äxten der Probe erfolgt sein und eine klare Zuerkennung des beobachteten Gebietskontrastes zu den treibenden Kräften erlauben. Im Falle der Verbundwerkstoffe als ferroelectric Polymer, das mit Partikeln oder ferroelectric hybriden (organisch-anorganischen) Materialien wird dieses gemischt wird, Problem genähert, indem man das elektromechanische Verhalten jedes Bauteils kennt.

Abbildung 2. Piezoeffekt in tetragonalen ferroelectric nachgeforscht durch PFM. (a) Elektrischer Bereich richtete Ähnlichkeit mit der spontanen Polarisation führt zu ein Anheben des Kragbalkens wegen des d-33 Effektes aus (Aus-vonflugzeug Signal). (b) Die anti-parallele Ausrichtung des elektrischen Bereichs und der spontanen Polarisation führt zu eine vertikale Kontraktion und eine horizontale Erweiterung von ferroelectric. (c), (d) Elektrischer Bereich wendete orthogonales an den Polarisationsergebnissen in einer Scherbewegung wegen des d-15 Koeffizienten an. Diese Bewegung verursacht eine Dreh- Deformation des Kragbalkens, der die Laser-Stelle erzwingt, um sich horizontal zu bewegen (auf gleicher Ebene Signal).

Artefakte in PFM-Datenerfassung

Leider ist eine eindeutige Trennung des Aus-vonflugzeuges und auf gleicher Ebene Datenerfassungskanäle nicht immer möglich. Dieses ergibt das Übersprechen zwischen Kanälen und misinterpreatation der Ergebnisse unbeeinflusst, ob das Übersprechen vom mechanischen oder elektrischen Grund ist. Obgleich das meiste handelsübliche AFMs mit den Programmen angegeben werden, die, um die Bilder während des Aufbereitens zu kompensieren fähig sind, ist PFM-Übersprechenkorrektur nicht enthalten. NT-MDT (in Zusammenarbeit mit der Universität von Bonn) hat eine einfache elektronische Schaltung, in der der Übersprechenausgleich durch die einfache Signalaufbereitung von auf gleicher Ebene erfolgt wird und Ausflugzeug Signale in der Situation entwickelt, in der irgendeine von ihnen anwesend ist. Die Ergebnisse, die unten gezeigt werden, stellen die Situation dar, in der nur auf gleicher Ebene Signal anwesend ist. Das Aus-vonflugzeug PFM Signal wird völlig durch die Kompensationsschaltung kompensiert.

Abbildung 3. Topogaphy (a), Aus-vonflugzeug PFM (b) und auf gleicher Ebene PFM (c) signalisiert ohne (rechtes Bild) und mit Übersprechenflatterdämpfer (des linken Bildes) in FF-Peptid nanotubes, in denen nur auf gleicher Ebene Signal beobachtet werden sollte (Bildhöflichkeit von I. Bdikin und von A. Kholkin, Universität von Aveiro, von Portugal).

Polarisation Kopieren und Selbstbau über PFM

Aktuell wird die Forschung geleitet, um neue Typen von Materialien zu entdecken, die möglicherweise in eindeutig arbeitende Einheiten zusammenbauen. Der Grundstein von so studiert ist eine kräftige synthetische Bemühung, die Freiheit konstruieren lässt, damit neue strukturelle Baumuster erstellt werden können. Eine unbeantwortete Frage ist, wie man allgemeine Methoden, um die organischen und biologischen Zellen in arbeitende molekulare Schuppeneinheiten zusammenzubauen plant und untereinander zu verbinden. Um diese kritischen Verbindungen zu erreichen, muss ein neuer Typ Einheit entwickeltes Dürfen sein unterschiedliche molekulare Spezies auf der Oberfläche in den vorbestimmten Einbauorten befestigen. Neuer Anflug, der vor kurzem vorgeschlagen wurde, basiert auf der Montage von den nanostructures, die durch Atom verwiesen werden (ferroelectric) Polarisation auf der Oberfläche. Dieses gekennzeichnet häufig als ferroelectric Lithographie. Ferroelectric Polarisation kann tatsächlich verwendet werden, um verschiedene organische und anorganische Spezies zusammenzubauen und nanostructures mit esteuerten Eigenschaften zu erstellen. Als Beispiel zeigen wir hier dieses P (VDF-TrFE), die ultradünnen Filme, die durch die Langmuir-Blodgetttechnik abgegeben werden, können als Schablonen für die Montage von verschiedenen Phospholipiden verwendet werden, die die wesentlichen Bauteile von Zellmembranen sind. Konnten Darstellung und das Kopieren durch PFM getan werden, damit die nanoscale Muster erstellt werden können. Diese wurden durch die Entstehung von homogenem aufgedeckt und Stall rundete Kleckse mit Durchmessern in der Reichweite 0.5-3µm auf.

Auf diese Art wurden ferroelectric Polymerfilme durch die Anwendung von verschiedenen Spannungen über eine Leit-PFM-Spitze polarisiert und PFM-Bilder wurden dann gesteuerte Polarisationsverteilung zeigend erhalten. Nach diesem wurden die Moleküle des Phospholipids (1,2-di-O-hexadecyl- sn-glycero-3-phosphocholine) von der Lösung abgegeben. Herkömmliche Atomkraftmikroskopieexperimente wurden dann durchgeführt, um die Selektivität des Absetzungsprozesses einzuschätzen. Es wurde beobachtet, dass der Absetzungsprozeß für die Konzentration der Lösung sehr empfindlich ist. Die selektive Absetzung wurde hauptsächlich an den Polarisationsgrenzen beobachtet, in denen die Selektivität einen Grenzwert von ungefähr 20-40% erreichte (Fig. 4a). Die pospholipid Zeilen konnten durch die PFM-Spitze auch direkt abgegeben werden, wie ein nanoscale Stift (Fig. 4b) und Polarisation kann in eine Phospholipidschicht auch aufgehoben werden

Abbildung 4. (a) Polarisation-Gesteuerte Einheit von den pospholipids auf der Oberfläche von Filmen P (VDF-TrFE) über PFM, (b) Pospholipid zeichnet geschrieben und sichtbar gemacht durch PFM und (c) ferroelectric Gebiete writeen auf der Oberfläche von Phospholipid P (VDF-TrFE) bilayer Filmen. Höflichkeit Alejandro Heredia, Igor Bdikin und Andrei Kholkin (Universität von Aveiro, von Portugal).

Piezoresponse und Pseudoferroelectricity in ZnO

Zinkoxid (ZnO) ist ein weithin bekanntes N-Halbleiter-Material, das bemerkenswerte elektronische und optische Eigenschaften mit großem Potenzial für mikro-und Optoelektronik hat. In Hohem Grade widerstrebende c-Schwerpunkt-orientierte ZnO-Filme sind auch von den Zinsen für die verschiedenen piezoelektrischen Anwendungen (z.B. als Fühler, Stellzylinder, akustische Hochfrequenzwandler, usw.) wegen ihrer bemerkenswerten und stabilen piezoelektrischen Eigenschaften. Vor Kurzem ist ZnO ein Material der Wahl für piezoelektrische erntende Einheiten wegen der Leichtigkeit des Wachstums in den nanorod und nanobelt Geometrie geworden. Jedoch sind die piezoelektrischen Eigenschaften von ZnO nicht wohles verstanden und gekennzeichnet, besonders im Falle der polykristallinen Filme, die Orientierung der Körner und des schwachen gemischt werden (wenn überhaupt) unipolarity. Das Beispiel der Generalplanung der piezoelektrischen Eigenschaften von ZnO-Filmen wird in der Feige genannt. 5. Jedes Korn wird durch den Kontrast gekennzeichnet, der auf relevantem piezoelektrischem Koeffizienten, Kornorientierung und dem Festklemmen des Effektes anderer Körner in Verbindung gestanden wird. Unter Verwendung PFM war es möglich, piezoelektrische Karten der Oberfläche zu erreichen, indem man die Antwort in der Vertikale und in 2 orthogonalen seitlichen Richtungen (Fig. 5a.c.) und maß, basiert auf dem piezoelektrischen Kontrast, zum deconvolute die Orientierung und die Polarität jedes einzelnen Kornes (Fig. 5c). Zum ersten Mal wurde ferroelectric ähnliche Hysterese in nominal reinem ZnO (Fig. 5e) seine pseudoferroelectric Eigenschaften folglich prüfend entdeckt, wie durch Tagantsev vor kurzem vorausgesagt.

Abbildung 5. Topographie (a) und nanoscale piezoelektrische Karten in polykristallinen ZnO-Filmen (b-c) erhalten durch pulsierter Laser-Absetzung. Polaritätskarte (c) stellt Polarisation (mit Zeichen) und Orientierung von einzelnen Körnern dar, während (g) ferroelectric ähnliche Hysterese in den nominal undoped Filmen zeigt. Höflichkeit Igor Bdikin und Andrei Kholkin (Universität von Aveiro, von Portugal).

Electromechanics von Biologischen Anlagen

Piezoelectricity, der die nicht-centrosymmetric Kristallstruktur abstammt, ist ein tatsächliches Eigentum der meisten Biopolymere, einschließlich Proteine und Polysaccharide. Piezoelektrisches Verhalten ist in einer Vielzahl von biologischen Anlagen beobachtet worden, einschließlich verkalkt und Bindegewebe und die Pflanzen, Dentin, Knochen Usw., die das Verhältnis zwischen physiologisch erzeugten elektrischen Bereichen und mechanischen Eigenschaften auf den molekularen, zellulären und Gewebestufen Verstehen, ist die Hauptmotivation des Studierens von Piezoelectricity in den biologischen Anlagen geworden. Die Zinsen liegen auch an der Tatsache, dass pizoelectrically aktive Biosubstanzen als nanoscale Fühler, Stellzylinder und Wandler völlig verwendet werden können - kompatibel mit der biologischen Umgebung. Darüber hinaus ist die starke Orientierungsabhängigkeit des Piezoeffektes für die Untersuchung der komplexen Baumstruktur in den biologischen Materialien extrem wichtig. Es ist vor kurzem beobachtet worden, dass kurze aromatische Peptide in den nanscale Röhrengeometrie mit einem sehr hohen piezoeleffect selbst-zusammenbauten (vergleichbar mit dem in LiNbO3, eins der größtenteils verwendeten anorganischen Wandlermaterialien). Abbildung 6 stellt Topographiebild des nanotube (a), Diagramm der Polarisations- und Maßanordnung durch Kontrast PFM (b) und PFM für gegenüber orientierte nanotubes dar, in denen der piezoelektrische33eff Koeffizient d (Schere) für die elektromechanische Kupplung nur verantwortlich ist. Der Vorteil von PFM ist eine hohe Auflösung und eine Möglichkeit, lokalen Piezoeffekt in den komplexen Geometrie zu messen. Die starke und robuste piezoelektrische Aktivität in bioinspired PNTs (nie in der Vergangenheit gesehen) macht sie viel versprechende Kandidaten für zukünftige Generationen „des grünen“ nanopiezoelectrics, die möglicherweise weitgehend in den biomedizinischen und medizinischen Anwendungen verwendet würden. Es wird vorausgesehen, dass diese biocompatible und steifen nanotubes möglicherweise (sowie Reihen von davon) als die Schlüsselelemente für zukünftige Biosensors dienen, direkten Kontakt mit menschlichem Gewebe erlaubend.


 

Abbildung 6. Topographie (a), Maßanordnung (b) und piezoelektrischer Kontrast (c) in FF-Peptid nanotubes (Höflichkeit Igor Bdikin und Andrei Kholkin, Universität von Aveiro, von Portugal).

Nanoscale-Studien von Multiferroic-Materialien

Multiferroics - Materialien, die gleichzeitig die magnetische und ferroelectric Einrichtung haben - beträchtlichen Zinsen wegen der faszinierenden Physik und der viel versprechenden Anwendungen jetzt anziehen. Einer der vorgeschlagenen Antriebe für Ferroelectricity ist das Vorkommen der Ladung bestellend (CO) in den Mischmanganites, die mit Bonddimerisation kombiniert werden, um Umstellungssymmetrie zu brechen. Der Ansicht Seiend, dass die Polarisation in diesen Körpern in nanoscale Volumen existieren kann, kann Piezoresponse-Kraft-Mikroskopie für das Studieren von Vorspannung-induzierten ferroelectric Eigenschaften unterhalb und über des CO-Phasenüberganges verwendet werden. Solcher Vorspannung-induzierte Ferroelectricity, der über PFM studiert wird, ist möglicherweise auch für das Erstellen von künstlichen multiferroic Materialien und von Speicherzellen wichtig. Diese Experimente helfen zum undertand der Rolle der Ladung/der Augenhöhlen- und magnetischen Einrichtung auf der elektrischen Polarisation und schätzen die Art der neuen Quelle von multiferroicity ein. Diese exeriments wurden vor kurzem an den weithin bekannten (La, Sr) MnO gemischten3 Manganites durchgeführt und tatsächlich wurde ein ferroelectric Zustand an den Raumtemperaturen d.h. gefunden viel höher als erwartet für CO-Phasenübergänge. Abbildung 7 illustriert die schräge Bereich-induzierte ferroelectric Insel im centrosymmetric Manganite „Meer“. Dieses bestätigt, dass hoch genügend elektrischer Bereich eine Symmetrie brechen und den polaren Zustand verursachen könnte, der zur lokalen „elektrischen“ Lackierung des Materials passend ist.

Abbildung 7. ferroelectric Insel Nanoscale verursacht durch das PFM Tim in LaSrMnO-0.890.113 Manganite (a) und in piezoresponse Hystereseschleifen, die Polarisationsumkehrbarkeit zeigen. Höflichkeit Igor Bdikin und Andrei Kholkin (Universität von Aveiro, von Portugal).

Schlussfolgerungen

Während die Anfangsanwendung von PFM hauptsächlich zu den ferroelectric Gebieten des Bildes war, die in einigen wichtigen aber ziemlich seltenen ferroelectric Materialien beträchtlich sind, kann das PFM an einer großen Vielfalt von Materialien einschließlich Biosubstanzen und Ionenleiter aktuell angewendet werden. Verbundene elektromechanische Eigenschaften sind in den Hunderten von den anorganischen Materialien (sogar centrosymmetric an einer makroskopischen Schuppe) und ähnlich in den biologischen Materialien inhärent. Die Entwicklung von PFM stellt ein neues Fenster in das Verhalten einer großen Auswahl der Materialien zur Verfügung. Gleichmäßig wichtig, sind die Entwicklungen in PFM ein Teil einer größeren Tendenz in Richtung zur extremen hohen Ortsauflösung in der Quantifikation von elektromagnetischen Eigenschaften. Einige Klassen Funktionseigenschaften werden jetzt an der Auflösung Unternm geprüft. In den meisten Fällen werden die Eigenschaften durch einzelne Skalarzahlen wie Widerstandskraft, Leitfähigkeit, Oberflächenpotential, Ladungsdichte dargestellt, Usw. PFM ist eindeutig dadurch, dass es diese Strategie in den Reich von komplexen Spannereigenschaften trägt. Beträchtliche Fortschritte von PFM (möglich aber Unbekanntes dennoch) werden im Reich von neuen Materialien und von Einheiten erwartet, die auf ihnen basieren.

Quelle: NT-MDT Co. 
Autor: Dr. Andrei Kholkin (Universität von Aveiro, von Portugal)

Zu mehr Information über diese Quelle besuchen Sie bitte NT-MDT Co.

Date Added: Sep 13, 2010 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 14. June 2013 04:12

Comments
  1. Lakshmi Kola Lakshmi Kola India says:

    I am not clear what 71 degree domains and 180 degree domains are. Is the angle related to the phase of the piezoelectric response?

The opinions expressed here are the views of the writer and do not necessarily reflect the views and opinions of AZoNano.com.
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