BiFeO3光伏效应研究进展

BiFeO3是一个典型的多铁性材料,是凝聚态物理研究领域的热点之一,在信息存储、自旋电子学以及传感器等方面具有诱人的应用前景.近两年来,多铁材料的光电特性引起了人们的广泛关注,许多问题有待于深入研究和探索.本文综述了近年来多铁材料BiFeO3在光伏领域的研究进展,讨论了铁电极化场、电极界面肖特基势垒以及铁电畴结构对BiFeO3光伏特性的影响规律.     

铌酸锂晶体铁电畴电极化反转结构的ESEM观察

采用电脉冲极化方法制作出周期性反转电畴微结构.利用热腐蚀法制备出用于环境扫描电镜(ESEM)研究反转电畴结构的样品.通过ESEM的观察与分析,在光栅电极下方,铁电畴发生了极化反转,反转区域在y方向上有所扩展,在Z方向逐渐变窄,没能贯穿整个晶片.通过控制光栅电极的纵宽比和电压脉冲的参数,可以在晶片的表面或一定深度得到占空比为1:1的正、负铁电畴交替排列的结构,达到准相位配的目的.观测到竹叶状二次电子图像衬度,它是由制样过程中局部产生应力造成的,这说明利用ESEM可以研究压电材料中的电荷分布.     

Enhanced ferroelectricity and ferromagnetism in Bio.9Bao. 1FeO3/Laz/3Srl/3MnO3 heterostructure grown by pulsed laser deposition

Bi0.9Ba0.lFeO3 （BBFO）/La2/3Srl/3MnO3 （LSMO） heterostructures are fabricated on LaA103 （100） substrates by pulsed laser deposition. Giant remnant polarization value （~ 85 μC/cm2） and large saturated magnetization value （~ 12.4 emu/cm3） for BBFO/LSMO heterostructures are demonstrated at room temperature. Mixed ferroelectric domain structures and low leakage current are observed and in favor of enhanced ferroelectrie properties in the BBFO/LSMO het- erostructures. The magnetic field-dependent magnetization measurements reveal the enhancement in the magnetic moment and improved magnetic hysteresis loop originating from the BBFO/LSMO interface. The heterostructure is proved to be effective in enhancing the ferroelectric and ferromagnetic performances in multiferroic BFO films at room temperature.     

利用压电力显微镜研究PMN-30%PT单晶体中铁电畴的结构及其演变(英文)

本文总结了我们近年来利用压电力显微镜(PFM)研究PMN 30%PT单晶体中铁电畴的结构及其演变的结果。选择PMN-30%PT晶体是因为该组分在超声传感器等应用方面具有最大的潜力。铁电畴的观察是基于反压电现象;具体来讲就是当交变电场通过原子力显微镜探针加到晶体表面时,会引起晶体表面的起伏振荡,而锁相放大器可以解出该振荡信号的振幅和相位角;其中振幅衬度反映了压电系数d_(33)的大小,而相位衬度则反映了铁电畴的极化方向。文中介绍了平面内以及垂直平面的PFM成像技术,并演示了影响畴的图像的一些因素,其中包括静电荷效应,表层效应和机械抛光的影响。本文还利用有限元模型对PFM成像原理进行了模拟分析。着重研究了晶体中铁电畴的尺寸分布,畴与晶体取向,时间和温度的相关性,以及畴的演变过程。     

Acoustic Imaging Frequency Dynamics of Ferroelectric Domains by Atomic Force Microscopy

We report the acoustic imaging frequency dynamics of ferroelectric domains by low-frequency acoustic probe microscopy based on the commercial atomic force microscopy. It is found that ferroelectric domain could be firstly visualized at lower frequency down to 0.5 kHz by AFM-based acoustic microscopy. The frequency-dependent acoustic signal revealed a strong acoustic response in the frequency range from 7kHz to 10 kHz, and reached maximum at 8.1 kHz. The acoustic contrast mechanism can be ascribed to the different elastic response of ferroelectric microstructures to local elastic stress fields, which is induced by the acoustic wave transmitting in the sample when the piezoelectric transducer is vibrating and exciting acoustic wave under ac electric fields due to normal piezoelectric effects.     

利用静电聚苯乙烯纳米微粒对LiNbO3铁电畴结构的观测

利用静电聚苯乙烯纳米微粒缀饰技术,在铁电晶体铌酸锂(LiNbO3)的极性表面观察到铁电畴表面束缚电荷吸附带异性电荷纳米小球所形成的衬度图像,正负电畴衬度图像清晰稳定.这种对铁电晶体表面电畴结构进行表征的新方法不会对样品造成任何程度的损伤和破坏,操作简便易行,并具有较高的分辨率.     

铁电纳米结构中奇异极化拓扑畴的研究新进展

铁电体中极化拓扑畴(如涡旋畴)有望带来一系列新颖物理现象、新性能和新应用前景(如存储器件应用),从而引起了广泛兴趣.尤其是近年来在铁电纳米结构中发现了一系列有趣的新奇极化拓扑畴态,例如涡旋、中心畴、斯格明子、麦韧(Meron,也有称半子)等,引发了新一轮探索热潮.这些发现为进一步探索其中蕴含的丰富多彩的物理现象创造了条件,也为调控和设计高性能材料和器件提供了新的基元和序构,从而形成拓扑电子学的概念.过去十年,这一领域经历了快速发展,成长为铁电物理领域的前沿热点.本文将回顾近年来在铁电纳米结构中奇异极化拓扑畴的研究新进展,并简要讨论了该领域所存在的问题和潜在发展方向.     

利用压电力显微镜研究PMN-30%PT单晶体中铁电畴的结构及其演变

本文总结了我们近年米利用压电力显微镜(PFM)研究PMN-30%PT单晶体中铁电畴的结构及其演变的结果.选择PMN-30%PT品体是因为该组分在超声传感器等应用方面具有最大的潜力.铁电畴的观察是基于反压电现象;具体来讲就是当交变电场通过原子力显微镜探针加到晶体表面时,会引起品体表面的起伏振荡,而锁相放大器可以解出该振荡信号的振幅和相位角;其中振幅衬度反映了压电系数d33的大小,而相位衬度则反映了铁电畴的极化方向.文中介绍了平面内以及垂直平面的PFM成像技术,并演示了影响畴的图像的一些因素,其中包括静电倚效应,表层效应和机械抛光的影响.本文还利用有限无模型对PFM成像原理进行了模拟分析.着重研究了晶体中铁电畴的尺寸分布,畴与晶体取向,时间和温度的相关性,以及畴的演变过程.