Swissuniversities (https://www.swissuniversities.ch)

Vilgelmina Stepkova (Fyzikální institut AV ČR, v.v.i.)

34 561,45 CHF

EPFL, Materials

BaTiO3 nanorody zasazené do SrTiO3 byly studovány pomocí metody simulace fázového pole. Jak se očekávalo, ferroelektrické vlastnosti BaTiO3 nanorodů se výrazně liší od většiny BaTiO3. Prokázalo se, že BaTiO3 cylindrické nanorody zasazené do paraelektrické SrTiO3 matrice udržují ferroelektřinu až do 380 K. Nejnižší skupenství rodů je romboedrické (klencové), a to kvůli mechanickému upnutí pomocí SrTiO3. Stabilní struktura nanorodů o průměru 10-80 nm má kvadrupletové doménové konfigurace s uzavřeným okruhem. Je zajímavé, že polarizace mimo plochu (out-of-plane) může být přepínána bez narušení vortexového uspořádání polarizačních komponentů v ploše (in-plane). Kromě toho komponent polarizace v ploše (in-plane) ve směru nebo proti směru hodinových ručiček může být přehozen inhomogenními elektrickými poli, proto by se mohla využít chiralita kvadrupletů s uzavřeným okruhem jako nezávislé informace uložené v každém nanorodu. V zásadě by takové heterostruktury mohly růst tenkostěnnými technologiemi. Výsledky této výzkumné práce byly publikovány v Physical Review B: Rapid Communications [1].

[1] V. Stepkova, P. Marton, N. Setter, and J. Hlinka, Closed-circuit domain quadruplets in BaTiO3 nanorods embedded in a SrTiO3 film, Phys. Rev. B 89, 060101(R) (2014).

Plánem tohoto projektu je použití simulací fázového pole s cílem usměrňovat design uměle vytvořených heterostruktur schopných stabilizovat požadované typy hustých doménových struktur v nanometrickém měřítku. Má se za to, že konkrétní geometrické uspořádání ferroelekrického BaTiO3 a dielektrického SrTiO3 by mělo vyvolat uspořádání domén, které má zajímavé funkční vlastnosti. Chceme využít zkušeností ze souvisejícího projektu NANODO1 (navržen paralelně s tímto současným projektem mým kolegou Petrem Ondrejkovičem), který je zaměřen na objasnění interakcí stěn vadných domén v nanozdvojeném BaTiO3, a rozšířit modelování na prostředek s ostrými BaTiO3/SrTiO3 rozhraními. Doufáme, že navrhneme geometrii přístupnou pro tenkostěnné a související laboratorní technologie tak, aby výsledky mohly být skutečně v nejbližší budoucnosti experimentálně prozkoumány.