Free-standing membranes of antiferroelectric Lead Zirconate (PbZrO₃)
El creixement epitaxial i la tecnologia de capes primes han permès estudiar i controlar les propietats dels materials mitjançant la fabricació de capes cristal·lines i altament orientades. Tanmateix, això comporta l'inconvenient de l'acoblament mecànic al substrat de creixement, el qual po...
| Autor: | |
|---|---|
| Tipo de recurso: | tesis doctoral |
| Fecha de publicación: | 2025 |
| País: | España |
| Institución: | Universitat Autònoma de Barcelona |
| Repositorio: | Dipòsit Digital de Documents de la UAB |
| Idioma: | inglés |
| OAI Identifier: | oai:ddd.uab.cat:324968 |
| Acceso en línea: | https://ddd.uab.cat/record/324968 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | Antiferroelèctrics Antiferroelectrics Antiferroeléctricos Membranes autoportants Free-standing membranes Membranas autoportantes Ciències Experimentals 538.9 |
| Sumario: | El creixement epitaxial i la tecnologia de capes primes han permès estudiar i controlar les propietats dels materials mitjançant la fabricació de capes cristal·lines i altament orientades. Tanmateix, això comporta l'inconvenient de l'acoblament mecànic al substrat de creixement, el qual pot influir en les propietats de les capes primes. Per tant, és important estudiar les propietats de les capes primes en absència d'aquestes restriccions mecàniques. La possibilitat de desacoblar les capes primes dels seus substrats de creixement presenta una oportunitat molt interessant per estudiar no només les propietats intrínseques dels materials en el règim de baixa dimensionalitat -lliures de la tensió epitaxial-, sinó també per sotmetre aquestes capes a estímuls externs i modular-ne les funcionalitats. Entre les diverses estratègies desenvolupades per aconseguir el desacoblament de les capes primes del substrat, la més destacada és el mètode de la capa sacrificable. En aquest mètode, es diposita una capa intermèdia sobre un substrat, seguida per la capa funcional. Posteriorment, la capa sacrificable es dissol fent servir un reactiu d'atac adequat (aigua, en el cas de l'aluminat d'estronci utilitzat al llarg d'aquesta tesi), i la capa funcional es retira i es transfereix a un substrat secundari, formant el que habitualment s'anomena membranes autoportants. Aquestes penalitzacions per acoblament són crucials per comprendre els sistemes en què les propietats de les capes primes poden veure's afectades per les condicions de contorn mecàniques. En aquest context, un dels materials més interessants per estudiar com a membranes autoportants són els antiferroelèctrics, a causa del seu potencial en aplicacions com ara dispositius d'emmagatzematge d'alta densitat energètica, electrocalòrics, actuadors, capacitança negativa i dispositius neuromòrfics. Aquestes aplicacions es basen en l'alineació de dípols antiparal·lels mitjançant un camp elèctric cap a una configuració paral·lela, donant lloc a una transició de fase reversible d'un estat antiferroelèctric a un de ferroelèctric. Tot i que hi ha nombrosos treballs sobre membranes autoportants d'altres materials, com els ferroelèctrics, les investigacions sobre materials antiferroelèctrics continuen essent limitades. L'objectiu d'aquesta tesi és abordar aquesta mancança investigant membranes autoportants de materials antiferroelèctrics sota diferents condicions extrínseques. Per a aquest propòsit, el zirconat de plom constitueix un cas d'estudi ideal, ja que és considerat un arquetip amb excel·lents propietats per a diverses aplicacions. Malgrat l'àmplia recerca sobre el zirconat de plom, la seva naturalesa antiferroelèctrica no s'ha entès completament. Això es deu principalment a la complexa coexistència i transició de fases que presenta. A més, la sensibilitat del sistema a les pertorbacions de tensió i de mida dificulta ajustar-ne les propietats a demanda, ja que l'acoblament mecànic del substrat afecta el comportament de commutació mitjançant les condicions de contorn mecàniques, així com la transició de fase a través de dislocacions i camps de deformació. En aquest treball, investigarem els efectes del desacoblament de les capes de zirconat de plom en termes de la seva dinàmica de commutació, la coexistència i les transicions de fase induïdes per la dimensionalitat, i la influència de diferents condicions de tensió sobre el comportament intrínsec i funcional de les membranes. Finalment, explorarem conceptes de dispositius funcionals i com les característiques distintives del zirconat de plom poden integrar-s'hi. |
|---|