Parois des domaines ferroélectriques: vers une plus grande rugosité

Les parois de domaines ferroélectriques présentent un fluage – une déformation – activé thermiquement et deviennent progressivement rugueuses lorsqu’elles sont entraînées à partir des bords d’électrodes planes. Ceci limite potentiellement les applications de mémoire racetrack dans les couches minces. Cette recherche est publiée dans Applied Physics Letters.

Les parois de domaines sont des frontières à l’échelle nanométrique séparant des régions ayant une orientation de polarisation différente dans les matériaux ferroélectriques. Ils peuvent présenter de nouvelles propriétés physiques et ont fait l’objet d’intenses efforts de recherche pour des applications nanoélectroniques potentielles, telles que les mémoires racetrack ferroélectriques. Pour intégrer avec succès les parois de domaine dans de tels dispositifs, nous devons comprendre et contrôler leur mouvement, leur stabilité et leur forme dans des géométries et des conditions de fonctionnement pertinentes pour le dispositif. 

À l’aide de la microscopie à sonde à balayage, les chercheurs du groupe du Prof. Patrycja Paruch, au DQMP, UNIGE ont suivi la croissance et la rugosité de ces parois, entraînées par des champs électriques au niveau des bords droits d’électrodes planes déposées sur des films minces du matériau ferroélectrique Pb(Zr0.2Ti0.8)O3, à la fois à température ambiante et lorsqu’il est chauffé à 100°C.  Ces mesures révèlent que le mouvement des parois de domaines est bien décrit comme une dynamique de fluage activée thermiquement, régie par la compétition entre leur énergie élastique et les variations d’énergie potentielle de désordre, induits par les défauts matériels inhérents à tous ces échantillons.  Point important, les chercheurs observent que les parois de domaine initialement plates lancées à partir des bords de l’électrode deviennent progressivement rugueuses au fur et à mesure qu’elles s’enfoncent dans le paysage de désordre.  Cette rugosité pourrait s’avérer un facteur limitant important pour les mémoires de type racetrack utilisant des ferroélectriques, et affectera de manière significative la conception des dispositifs futurs.

Contact: Prof. Patrycja Paruch, +41 22 379 35 46