Effect of humidity on the writing speed and domain wall dynamics of ferroelectric domains
Spasojevic, Irena (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Química)
Verdaguer Prats, Albert (Institut de Ciència de Materials de Barcelona)
Catalan, Gustau (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia)
Domingo Marimon, Neus (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia)

Data:	2022
Resum:	The switching dynamics of ferroelectric polarization under electric fields depends on the availability of screening charges in order to stabilize the switched polarization. In ferroelectrics, thin films with exposed surfaces investigated by piezoresponse force microscopy (PFM), the main source of external screening charges is the atmosphere and the water neck, and therefore relative humidity (RH) plays a major role. Here, it is shown how the dynamic writing of domains in BaTiO thin films changes by varying scanning speeds in the range of RH between 2. 5% and 60%. The measurements reveal that the critical speed for domain writing, which is defined as the highest speed at which electrical writing of a continuous stripe domain is possible, increases non-monotonically with RH. Additionally, the width of line domains shows a power law dependence on the writing speed, with a growth rate coefficient decreasing with RH. The size of the written domains at a constant speed as well as the creep-factor μ describing the domain wall kinetics follow the behavior of water adsorption represented by the adsorption isotherm, indicating that the screening mechanism dominating the switching dynamics is the thickness and the structure of adsorbed water structure and its associated dielectric constant and ionic mobility.
Ajuts:	Agencia Estatal de Investigación CEX2019-000917-S Agencia Estatal de Investigación PID2019-108573GB-C21 Agencia Estatal de Investigación PID2019-109931GB-I00 Agencia Estatal de Investigación PID2019-110907GB-I00 Agencia Estatal de Investigación SEV-2017-0706 Agència de Gestió d'Ajuts Universitaris i de Recerca 2017/SGR-579 Agència de Gestió d'Ajuts Universitaris i de Recerca 2020/FI_B2 00157
Nota:	Altres ajuts: the ICN2 was funded by the CERCA programme / Generalitat de Catalunya.
Drets:	Aquest document està subjecte a una llicència d'ús Creative Commons. Es permet la reproducció total o parcial, la distribució, la comunicació pública de l'obra i la creació d'obres derivades, fins i tot amb finalitats comercials, sempre i quan es reconegui l'autoria de l'obra original.
Llengua:	Anglès
Document:	Article ; recerca ; Versió publicada
Matèria:	BaTiO3 ; Thin films ; Domain wall velocity ; Ferroelectric polarization switching ; Relative humidity ; Screening ; Water adsorption ; Writing speed
Publicat a:	Advanced Electronic Materials, Vol. 8, issue 6 (June 2022) , art. 2100650, ISSN 2199-160X

DOI: 10.1002/aelm.202100650

9 p, 2.4 MB

El registre apareix a les col·leccions:
Documents de recerca > Documents dels grups de recerca de la UAB > Centres i grups de recerca (producció científica) > Ciències > Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia (ICN2)
Articles > Articles de recerca
Articles > Articles publicats