Wissenschaftler entdecken, wie ferroelektrische Filme flexibel sein können

Die flexible Elektroniktechnologie bringt eine intelligente Revolution der Wearable-Technologie mit sich, und ferroelektrische Materialien werden im Bereich der flexiblen Elektronik eine wichtige Rolle spielen. Ferroelektrisches Material ist eine Art Funktionsmaterial mit spontaner Polarisation und kann mechanische Energie und elektrische Energie umwandeln. Blockferroelektrische Oxide zeigen jedoch eine gewisse Sprödigkeit und Steifheit. Es ist ein dringendes Problem, Superelastizität und Flexibilität in ferroelektrischen Dünnfilmen zu erreichen und diese in flexiblen elektronischen Geräten anzuwenden.

Professor Liu Ming und Professor Ding Xiangdong von der Universität Xi 'an Jiaotong konzentrierten sich auf dieses wissenschaftliche Schlüsselproblem und untersuchten gemeinsam das mechanische Verhalten der Flexibilität und Elastizität ferroelektrischer Einkristall-Dünnschichtmaterialien und erzielten einen großen Durchbruch.

Unter Verwendung von wasserlöslichem Sr3Al2O6 als Opferschicht wurden große Bereiche selbsttragender monokristalliner ferroelektrischer BaTiO3 (BTO) -Dünnfilme hergestellt und abgezogen. Durch In-situ-Biegeversuche an den Filmen mit nanomechanischen Armen fanden sie heraus, dass die BTO-Dünnfilme um 180 ° gefaltet werden konnten und die maximale Biegebeanspruchung bis zu ~ 10% betrug. Das Experiment ergab auch, dass nach der Kompression mit großem Winkel mit dem Wenn die äußere Kraft entfernt wird, kann die Form des BTO-Films zurückprallen und ein superelastisches Verhalten zeigen. Es wurde festgestellt, dass die Superelastizität der BTO-Filme aus der reversiblen Inversion der ferroelektrischen Domänen a und C unter einem großen Dehnungsgradienten resultieren kann. Zwischen den ferroelektrischen Domänen a und C trat eine kontinuierliche Inversion der Polarisation auf, wodurch die Energiebarriere wirksam verringert und der mögliche Bruch durch Domäneninversion vermieden wurde. Darüber hinaus induziert der große Dehnungsgradient im Biegezustand auch einen signifikanten elektrischen Wicklungseffekt, wodurch der Integration von Funktionsgeräten basierend auf der elektrodynamischen Kopplung, wodurch die Funktionalität verwandter Geräte basierend auf dem flexiblen Si weiter verbessert wird Ferroelektrischer Dünnschichtkristallfilm.

Basierend auf den obigen Ergebnissen kann ein ähnliches mechanisches Verhalten in anderen ferroelektrischen Körpern erwartet werden, was eine experimentelle Grundlage für die Realisierung der Superelastizität in anderen ferroelektrischen Einkristall-Dünnfilmen liefert. Darüber hinaus ist der flexible ferroelektrische Dünnfilm mit Superelastizität auch eine gute Regulierung des elektrischen Feldes Mittel. Durch die Kombination mit dem flexiblen ferroelektrischen Dünnfilm kann der Substratbindungseffekt vermieden werden, der in der heterogenen Verbindung eines herkömmlichen Multi-Eisen-Dünnfilms vorhanden ist, und der magnetoelektrische Kopplungseffekt kann erheblich verbessert werden, was die Grundlage für die zukünftige Entwicklung eines neuen flexiblen magnetoelektrischen Films bildet Geräte mit kleinem elektrischem Feld einstellbar.