Klikaté nabité doménové stěny ve feroelektrickém PbTiO3

Text

Naše studie se zabývala teoretickým zkoumáním nabitých doménových stěn ve feroelektrickém PbTiO3, které byly kompenzovány náhodně rozmístěnými nepohyblivými nábojovými defekty umístěnými v relativně široké vrstvě. K tomu jsme použili kombinaci atomistických shell-model simulací a spojitých phase-field simulací v rámci Ginzburg-Landau-Devonshireova modelu. Ukázali jsme, že doménové stěny tvoří klikatý (zigzag) vzor, a zkoumali jsme jejich vlastnosti v širokém rozsahu šířek kompenzačních oblastí od několika nanometrů až po více než 100 nm, přičemž jsme se zaměřili zejména na pochopení šířky trojúhelníků v klikatém vzoru z hlediska materiálových vlastností PbTiO3. Tvorba klikatého vzoru je doprovázena lokální rotací feroekektrické polarizace, kterou jsme identifikovali jako účinný mechanismus lokální kompenzace náboje. Naše studie přináší nové poznatky o chování nabitých doménových stěn ve feroelektrických materiálech a zdůrazňuje význam uvažovaných kompenzačních nábojů při jejich vzniku. Poznatky získané z naší studie mohou přispět k vývoji pokročilých feroelektrických materiálů s aplikacemi v oblasti chytrých materiálů pro elektroniku.

Schematický obrázek klikatého vzoru a závislost přirozené šířky trojúhelníků
Popis

Horní panel: Schematický obrázek klikatého vzoru, který byl použit při odvozování přirozené šířky trojúhelníků v klikatém vzoru. Červená a modrá barva a šipek zde odpovídají kladně a záporně orientovaným feroelektrickým doménám (vzhledem k ose x). Barva defektů je červená pro kladné a modrá pro záporné bodové defekty.

Spodní panel: Závislost přirozené šířky trojúhelníků. Plné body: Phase-field simulace s homogenním kompenzačním nábojem; přerušovaná čára je pouze jejich spojnicí. Křížky: Phase-field simulace s náhodně rozloženými náboji. Plná čára: Zjednodušený analytický model. Numerický a analytický přístup vykazují výbornou shodu pro velké šířky kompenzační oblasti L.

Kontaktní osoba: Pavel Marton