en fr Growth and stability of ferroelectric domains in the field of an atomic force microscope : study of single crystal thin films of LiTaO3 for memory application Cinétique de formation et stabilité des domaines ferroélectriReport as inadecuate




en fr Growth and stability of ferroelectric domains in the field of an atomic force microscope : study of single crystal thin films of LiTaO3 for memory application Cinétique de formation et stabilité des domaines ferroélectri - Download this document for free, or read online. Document in PDF available to download.

1 INL - Institut des Nanotechnologies de Lyon - Site de l-INSA

Abstract : Ferroelectric materials are characterized by their spontaneous polarization, whose direction can be reversed by the application of a suitable electric field. Using domains, i.e. regions of uniform polarization orientation, as information bits, ferroelectrics opens the pathway towards ultrahigh storage densities >10 Tbit-in². In this respect, Piezoresponse Force Microscopy PFM, a technique derived from Atomic Force Microscopy AFM, was used to manipulate and detect ferroelectric domains on the nanometer scale. Our study was focused on the domains formation mechanism in the local electric field of a nanosized tip. Within an approach complementary to the thermodynamic one, we underlined the kinetics of domains growth in single-crystal LiTaO3 thin films, and the role of humidity in a possible surface conduction. In parallel, the LiTaO3 thin films were used to better understand the PFM response, in particular the relation between the measured signal and the geometry of the domain below the tip. This way, PFM and ferroelectrics domains alternately appeared as object of study and characterization tool.

Résumé : Les matériaux ferroélectriques sont caractérisés par l-existence d-une polarisation électrique spontanée, dont l-orientation peut être inversée par l-application d-un champ électrique adéquat. Permettant de coder l-information sous la forme d-un domaine ferroélectrique, i.e. une région du matériau avec une certaine orientation de la polarisation, les ferroélectriques ouvrent la voie au stockage de masse de très haute densité >10 Tbit-in ². Dans ce contexte, nous avons employé la Piezoresponse Force Microscopy PFM, un mode particulier de Microscope à Force Atomique AFM, permettant la manipulation et la détection des domaines ferroélectriques à l-échelle du nanomètre. Avec pour objectif d-étudier les mécanismes de formation des domaines par l-intermédiaire d-une pointe AFM, nos travaux ont mis en valeur la cinétique de croissance des domaines dans des films minces monocristallins de LiTaO3, avec une approche complémentaire de celle thermodynamique, dépendante du champ électrique et soulignant le rôle de l-humidité dans une possible conduction de surface. En parallèle, les films de LiTaO3 ont permis d-appréhender davantage la nature électro-mécanique de la réponse PFM, pour notamment relier l-amplitude du signal mesuré à la géométrie du domaine sous pointe. PFM et domaines ferroélectriques se sont en effet révélés tour à tour, objet d-étude et outil de caractérisation.

en fr

Keywords : LiTaO3 - Lithium Tantalate PFM - Piezoresponse Force Microscopy AFM - Atomic force microscopy Ferroelectric Material Very high density memory device Electronics

Mots-clés : Tantalate de Lithium - LiTaO3 Film mince Electronique Mémoire à très haute densité Matériau ferroélectrique Microscopie à Force Atomique Piezoresponse Force Microscopy - PFM





Author: Antoine Brugère -

Source: https://hal.archives-ouvertes.fr/



DOWNLOAD PDF




Related documents