Abstract:A dynamic scaling and kinetic roughening study was done on digitized atomic force microscope (AFM) images of Pb(Zr 0.52 , Ti 0.48 )O 3 (PZT) thin films. The films were grown on Si(001) and Nb − SrTiO 3 (001) (STNO) substrates via rf-sputtering technique at high oxygen pressures at substrate temperatures of 600 o C by varying the deposition time and keeping other growth parameters fixed. By using a specific self-designed algorithm, we can extract from digitized 512-pixel resolution AFM-images, quantitative valu… Show more
“…Este concepto es importante cuando queremos medir cuantitativamente la rugosidad interfacial. En un análisis estadístico de imágenes de microscopía de fuerza atómica en películas delgadas de materiales óxidos, se detectó la naturaleza fractal de las interfaces (Ramírez et al, 2004;Ramírez et al, 2006). El análisis cuantitativo de patrones de difracción requiere una comparación con patrones simulados de modelos que consideren, entre otros factores, la estructura de defectos cristalinos en la interfaz (Fullerton et al, 1992).…”
En las últimas ocho décadas la comprensión de los mecanismos físicos que ocurren en la superficie límite entre dos materiales diferentes ha estado en constante evolución. Su interés radica en la ruptura de la simetría cristalina y la reducción de la coordinación atómica, las cuales producen modificaciones en el tipo y la ocupación orbital de los átomos en la interfaz. El estudio de los fenómenos interfaciales dio inicio a la ciencia de superficies, cuyo avance ha sido significativo en la medida en que aparecen nuevas y sofisticadas herramientas, tanto para la fabricación controlada de interfaces, como para la caracterización en el rango de la monocapa atómica. El interés se ha centrado no solo en el estímulo científico si no en el tecnológico, sobre todo en el contexto de los dispositivos electrónicos y, más recientemente, en una amplia gama de aplicaciones interdisciplinarias, como las biointerfaces, los detectores y actuadores ultrasensibles de última generación y el mejoramiento de las propiedades tribológicas. En este trabajo presentamos, primero, un contexto histórico de los diferentes fenómenos interfaciales que han ido surgiendo y su influencia en las propiedades que exhiben donde quiera que hay una interfaz, como en el caso de junturas, multicapas y heteroestructuras. Presentamos, asimismo, los avances en los sistemas de superredes magnéticas de importancia en el mejoramiento de la densidad de información de los discos duros, y discutimos sobre los estados interfaciales electrónicos y magnéticos y las nuevas funcionalidades en las interfaces de heterojunturas basadas en óxidos complejos. Por último, resaltamos algunos avances y perspectivas en el campo de la ciencia de superficies.
“…Este concepto es importante cuando queremos medir cuantitativamente la rugosidad interfacial. En un análisis estadístico de imágenes de microscopía de fuerza atómica en películas delgadas de materiales óxidos, se detectó la naturaleza fractal de las interfaces (Ramírez et al, 2004;Ramírez et al, 2006). El análisis cuantitativo de patrones de difracción requiere una comparación con patrones simulados de modelos que consideren, entre otros factores, la estructura de defectos cristalinos en la interfaz (Fullerton et al, 1992).…”
En las últimas ocho décadas la comprensión de los mecanismos físicos que ocurren en la superficie límite entre dos materiales diferentes ha estado en constante evolución. Su interés radica en la ruptura de la simetría cristalina y la reducción de la coordinación atómica, las cuales producen modificaciones en el tipo y la ocupación orbital de los átomos en la interfaz. El estudio de los fenómenos interfaciales dio inicio a la ciencia de superficies, cuyo avance ha sido significativo en la medida en que aparecen nuevas y sofisticadas herramientas, tanto para la fabricación controlada de interfaces, como para la caracterización en el rango de la monocapa atómica. El interés se ha centrado no solo en el estímulo científico si no en el tecnológico, sobre todo en el contexto de los dispositivos electrónicos y, más recientemente, en una amplia gama de aplicaciones interdisciplinarias, como las biointerfaces, los detectores y actuadores ultrasensibles de última generación y el mejoramiento de las propiedades tribológicas. En este trabajo presentamos, primero, un contexto histórico de los diferentes fenómenos interfaciales que han ido surgiendo y su influencia en las propiedades que exhiben donde quiera que hay una interfaz, como en el caso de junturas, multicapas y heteroestructuras. Presentamos, asimismo, los avances en los sistemas de superredes magnéticas de importancia en el mejoramiento de la densidad de información de los discos duros, y discutimos sobre los estados interfaciales electrónicos y magnéticos y las nuevas funcionalidades en las interfaces de heterojunturas basadas en óxidos complejos. Por último, resaltamos algunos avances y perspectivas en el campo de la ciencia de superficies.
“…As film thicknesses become increasingly small, it is expected that surface effects will become increasingly important. In general, the surfaces of ferroelectric thin films are not atomically flat but commonly exhibit nanoscale roughness [6,7].…”
The effects of surface morphology on polarization switching in thin ferroelectric films are investigated using a real-space, time-dependent Ginzburg-Landau model that incorporates electrostatic interactions. We consider a two-dimensional uni-axial ferroelectric film with a thickness that varies sinusoidally. Polarization switching, starting from a single domain remnant state, is simulated for several surface modulation amplitudes and wavelengths. We demonstrate that surface heterogeneities produce inhomogeneities in the electric field within the film. These inhomogeneities become preferential sites for easy nucleation of reverse domains. This has a profound effect on the external field necessary to switch the polarization. Increasing the surface undulation amplitude significantly reduces the coercive field compared to the ideal flat film, even for very small amplitude modulations in the thickness. Although surface roughness decreases the field required to form reverse domains, it also hinders subsequent domain wall migration. In fact, for very high amplitude and small wavelength surface morphologies, complete switching to a single domain state becomes impossible. This is because the domain walls become trapped near the peaks in the modulated surface. The technological implications of the present results for utilization of surface roughness and for surface morphology design are discussed.
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