I domini ferroelettrici scritti da PFM mostrano una sottile distorsione strutturale che può essere osservata direttamente utilizzando la microscopia a nanodiffrazione a raggi X duri.
(PhysOrg.com) -- Utenti dell'Università del Wisconsin-Madison e del Center for Nanophase Materials Science, lavorando con il gruppo di microscopia a raggi X, hanno scoperto effetti strutturali che accompagnano la litografia su nanoscala dei domini di polarizzazione ferroelettrica. I risultati gettano nuova luce sulla fisica dei cambiamenti strutturali indotti durante questo processo litografico su nanoscala modello.
Lo sviluppo dei mezzi per manipolare modelli su scala nanometrica alle loro scale di lunghezza fondamentali ha portato a un'enorme crescita nelle applicazioni della litografia a scansione di sonde. Il potenziale di queste capacità non è stato ancora pienamente realizzato, in parte perché il gran numero di processi fisici talvolta sottili coinvolti non è stato ancora sufficientemente ben descritto. La microscopia a nanodiffrazione a raggi X eseguita presso la linea di luce Hard X-Ray Nanoprobe è stata utilizzata per sondare un modello scritto in uno strato ferroelettrico utilizzando la nanolitografia ferroelettrica con sonda a scansione. Questo adattamento della microscopia a forza piezorisposta (PFM) può essere utilizzato per scrivere modelli di dominio arbitrari su nanoscala in un film sottile ferroelettrico. Il modello di deformazione stabile osservato mostra che la forma complessiva del film è invariata, ma la polarizzazione elettrica è modificata.
La modellazione mostra che il processo di scrittura induce una risposta elettromeccanica strutturale alle cariche non schermate su superfici e interfacce, alterando l'energia libera locale dei domini ferroelettrici scritti.
L'approccio della litografia ferroelettrica è uno dei numerosi modi emergenti per controllare i gradi di libertà su scala nanometrica con sonde di scansione, che in altri sistemi può anche fornire il controllo di domini magnetici e ordinati per carica. I ricercatori hanno scoperto che una distorsione cristallografica nel reticolo del ferroelettrico Pb(Zr, Ti)O 3 (PZT) il film sottile deriva dalla risposta elettromeccanica su nanoscala a cariche non schermate su superfici e interfacce. Il conseguente aumento dell'energia libera dei domini scritti dedotto da ciò pone un limite importante per la nanolitografia ferroelettrica. Sulla base di questa intuizione, sarà possibile estendere la capacità della PFM e di altri metodi di modellazione su scala nanometrica utilizzando informazioni strutturali locali dirette.
