Los dominios ferroeléctricos escritos por PFM exhiben una distorsión estructural sutil que se puede observar directamente usando microscopía de nanodifracción de rayos X duros.
(PhysOrg.com) - Usuarios de la Universidad de Wisconsin-Madison y el Centro de Ciencia de Materiales Nanofásicos, trabajando con el Grupo de Microscopía de Rayos X, han descubierto efectos estructurales que acompañan a la litografía a nanoescala de dominios de polarización ferroeléctrica. Los resultados arrojan nueva luz sobre la física de los cambios estructurales inducidos durante este modelo de proceso litográfico a nanoescala.
El desarrollo de los medios para manipular patrones de nanoescala en sus escalas de longitud fundamental ha llevado a un enorme crecimiento en las aplicaciones de la litografía de sonda de barrido. El potencial de estas capacidades aún no se ha aprovechado por completo, en parte porque la gran cantidad de procesos físicos a veces sutiles involucrados aún no se ha descrito suficientemente bien. Se utilizó microscopía de nanodifracción de rayos X realizada en la línea de luz Hard X-Ray Nanoprobe para sondear un patrón escrito en una capa ferroeléctrica mediante nanolitografía ferroeléctrica con sonda de barrido. Esta adaptación de microscopía de fuerza de respuesta piezoeléctrica (PFM) se puede utilizar para escribir patrones de dominio a nanoescala arbitrarios en una película delgada ferroeléctrica. El patrón de deformación estable observado muestra que la forma general de la película no ha cambiado, pero la polarización eléctrica se modifica.
El modelado muestra que el proceso de escritura induce una respuesta electromecánica estructural a cargas no apantalladas en superficies e interfaces, alterando la energía libre local de los dominios ferroeléctricos escritos.
El enfoque de la litografía ferroeléctrica es una de las formas emergentes de controlar los grados de libertad a nanoescala con sondas de exploración. que en otros sistemas también puede proporcionar control de dominios magnéticos y ordenados por carga. Los investigadores encontraron que una distorsión cristalográfica en la red del Pb ferroeléctrico (Zr, Ti) O 3 (PZT) surge de la respuesta electromecánica a nanoescala a cargas no apantalladas en superficies e interfaces. El aumento resultante en la energía libre de los dominios escritos inferido de esto plantea un límite importante para la nanolitografía ferroeléctrica. Basado en esta información, será posible ampliar la capacidad de PFM y otros métodos de creación de patrones a nanoescala utilizando información estructural local directa.
