Предложен надёжный протокол идентификации ферроэлектриков

Ферроэлектрические материалы используются в многих электронных приложениях, от сенсоров до устройств хранения информации. До сих пор ученые идентифицировали ферроэлектрические свойства с помощью особой разновидности сканирующего зондового микроскопа — силового микроскопа пьезоотклика (PFM).

PFM измеряет динамический электромеханический отклик на приложение напряжения к кончику зонда сканирующего микроскопа, находящемуся в механическом контакте с поверхностью образца. Наблюдаемая при этом смещённая петля гистерезиса часто интерпретировалась как доказательство того, что материал является ферроэлектриком, либо, что он демонстрирует такие свойства под действием внешних сил.

Исследователи, во главе с представителями Окриджской Национальной лаборатории, в статье, вышедшей по результатам их работы в журнале ACS Nano, ясно показали, что такие же петли гистерезиса в электромеханическом отклике способны генерировать и материалы, не обладающие ферроэлектрическими свойствами. В частности, похожие отклики могут давать сильные электростатические взаимодействия (механизм, отвечающий за притяжение между фотоном и электроном).

Таким образом, доказано, что PFM больше не может считаться надёжным методом выявления ферроэлектриков. Более того, данная работа ставит под сомнение то, что среди ранее идентифицированных по петлям гистерезиса материалов все являются ферроэлектриками.

Окриджская команда также определила новые экспериментальные протоколы, позволяющие однозначно выявлять ферроэлектрические свойства, отбраковывая похожие сигналы, генерируемые другими процессами. Представленные результаты открывают новые возможности зондирования ранее не изучавшихся в наномасштабе характеристик, таких как захват зарядов и свойства диэлектриков.