Nanosize lead titanate and lead zirconate titanate crystals obtained by a self-patterning method

• Autorzy: Szafraniak I.

Warianty tytułu

PL

Nanowymiarowe kryształy tytanianu ołowiu i tytaniano-cyrkonianu ołowiu otrzymane metodą samoorganizującą

• Konferencja: Advanced Materials and Technologies, AMT'2004 : XVII Physical Metallurgy and Materials Science Conference (XVII; 20-24.06.2004; Łódź, Polska)
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Ferroelectric nanostructures have been fabricated by a self-patterning method using the instability of ultra-thin films during high-temperature treatments. After high-temperature annealing, the as-deposited film breaks into islands with a narrow size distribution. Lead titanate and lead zirconate titanate (PZT) nanostructures, as small as 50 nm lateral size with a height of 10 nm, were epitaxially grown on (001) SrTiO3 substrates. The formation of nanostructures was investigated as a function of the initial film thickness and crystallisation conditions. The shapes and sizes of the ferroelectric structures could be tuned within a small range by varying the initial thickness of the as deposited film and crystallisation annealing. Single-crystal nanoislands were studied by scanning electron microscopy, atomic force microscopy and X-ray diffraction.

PL

Ferroelektryczne nanostruktury zostały otrzymane metodą samoorganizującą. Do tego celu wykorzystana została niestabilność ultra-cienkich warstw w wysokich temperaturach. Warstwa taka podczas krystalizacji spontanicznie rozrywa się na wyspy o podobnych wymiarach. Nanostruktury tytanianu ołowiu i tytaniano -cyrkonianu ołowiu (PZT) zostały epitaksjalnie wytworzone na monokrystalicznym podłożu tytanianu strontu (SrTiO3). Wielkość i kształt tak otrzymywanych strukur można modyfikować dobierając grubość nałożonej warstwy i zmieniając warunki krystalizacji. Najmniejsze uzyskane struktury miały rozmiary około 50 nm i wysokość około 10 nm. Monokrystaliczne nanowyspy były badane za pomocą elektronowego mikroskopu skanningowego, mikroskopu sił atomowych i dyfrakcji rentgenowskiej.

Słowa kluczowe

PL

nanostruktura tytanianu ołowiu; nanostruktura tytaniano-cyrkonianu ołowiu; nanostruktura ferroelektryczna; tytanian ołowiu; tytaniano-cyrkonian ołowiu

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2004
• Tom: R. XXV, nr 3
• Strony: 242--244
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys.

Twórcy

autor

Szafraniak I.

• Institute of Materials Science and Engineering, Poznań University of Technology, Poznań

Bibliografia

• [1] Auciello O., Scott J.F., and Ramesh R.: Ferroelectric Memories. Phys. Today 51 (1998)22-27.
• [2] Kenji Uchino: Ferroelectric devices. Marcel Dekker, New York, 2000.
• [3] Waser R. (ed.): Nanoelectronics and information technology: advanced electronic materials and novel devices. Wiley-VCH, Weinheim, 2003.
• [4] Waser R., Schneller T., Hoffmann-Eifert S., and Ehrhart P.: Advance Chemical Deposition Techniąues - from Research to Production. Integr. Ferroelectrics 36 (2001) 3-20.
• [5] Roelofs A., Schneller T., Szot K., and Waser R.: Piezoresponse force microscopy of lead titanate nanograins possibly reaching the limit of ferroelectricity. Appl. Phys. Lett. 81 (2002) 5231-5233.
• [6] Roelofs A., Schneller T., Szot K., and Waser. R: Towards the limit of ferroelectric nanosized grains. Nanotechnology 14 (2003) 250-253.
• [7] Harnagea C., Pignolet A., Alexe M., and Hesse D.: Piezoresponse scanning force microscopy: what quantitative information can we really get out of piezoresponse measurements on ferroelectric thin films. Integr. Ferroelectrics 44 (2002) 113-124.
• [8] Fujisawa H., Morimoto K., Shimizu M., and Niu H.: Observations of Island Structures at the Initial Growth Stage of PbZrxTi|.xO3 Thin Films Prepared by Metalorganic Chemical Yapor Deposition. Jpn. J. Appl. Phys. 39 (2000) 5446-5450.
• [9] Goh W.C., Xu S.Y., Wang S.J., and Ong C.K.: Microstructure and growth mode at early stage of laser-ablated epitaxial Pb(Zr0 52Ti0 48)O3 films on a SrTiO3 substrate. J. Appl. Phys. 89 (2001) 4497-4502.
• [10] Fujisawa H., Morimoto K., Shimizu M., Niu H., Honda K., and Ohatani S.: Piezopresponse Measurements for Pb(Zr,Ti)O3 Island Structure Using Scanning Próbe Microscopy. Mat. Res. Soc. Symp. Proc 655 (2001) CC10.4.1-CC10.4.6.
• [11] Fujisawa H., Shimizu M., Niu H., Honda K., and Ohatani S.: Observations of Domain Structure at Initial Growth Stage of PbTiO3 Thin Films Grown by MOCYD. Mat. Res. Soc. Symp. Proc. 596 (2000) 321-326.
• [12] Szafraniak L, Harnagea C. Scholz R., Bhattacharyya S., Hesse D., and Alexe M.: Ferroelectric epitaxial nanocrystals obtained by a self-patterning method, App. Phys. Letters, 83 (2003) 2211-2213.
• [13] Seifert A., Vojta A., Speck J.S., and Lange F.F.: Microstructural instability in single-crystal thin films. J. Mater. Res. 11 (1996) 1470-1482.
• [14] Langjahr P.A., Wagner T., Rtihle M., and Lange F.F.: Thermally induced structural changes in epitaxial SrZrO3 films on SrTi03. J. Mater. Res. 14 (1999)2945-2951.
• [15] Chu M.-W., Szafraniak L, Harnagea C., Scholz R., Hesse D., Alexe M. and Gósele U.: Impact of Misfit Dislocations on the Polarization Instability of Epitaxial Nanostructured Ferroelectric Perovskites, Nature Materials 3 (2004) 87-90.
• [16] Alexe M., Scott J.F., Pignolet A., Hesse D. and Gósele U.: Pb(Zr,Ti)O3- silicon heterostructures fabncated by direct wafer bonding. Integr. Ferroelectrics 19 (1998) 195-109.