Local and correlated studies of humidity-mediated ferroelectric thin film surface charge dynamics
Gaponenko, Iaroslav (G.W. Woodruff School of Mechanical Engineering)
Musy, Loïc (University of Geneva. Department of Quantum Matter Physics)
Domingo Marimon, Neus (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia)
Stucki, Nicolas (University of Applied Sciences and Arts Western Switzerland)
Verdaguer Prats, Albert (Institut de Ciència de Materials de Barcelona)
Bassiri-Gharb, Nazarin (G.W. Woodruff School of Mechanical Engineering)
Paruch, Patrycja (University of Geneva. Department of Quantum Matter Physics)

Data:	2021
Resum:	Electrochemical phenomena in ferroelectrics are of particular interest for catalysis and sensing applications, with recent studies highlighting the combined role of the ferroelectric polarisation, applied surface voltage and overall switching history. Here, we present a systematic Kelvin probe microscopy study of the effect of relative humidity and polarisation switching history on the surface charge dissipation in ferroelectric Pb(ZrTi)O thin films. We analyse the interaction of surface charges with ferroelectric domains through the framework of physically constrained unsupervised machine learning matrix factorisation, Dictionary Learning, and reveal a complex interplay of voltage-mediated physical processes underlying the observed signal decays. Additional insight into the observed behaviours is given by a Fitzhugh-Nagumo reaction-diffusion model, highlighting the lateral spread and charge passivation process contributors within the Dictionary Learning analysis.
Ajuts:	Agencia Estatal de Investigación CEX2019-000917-S Agencia Estatal de Investigación PID2019-110907GB-I00 Agencia Estatal de Investigación PID2019-109931GB-I00
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:	Applied surface ; Charge dynamics ; Dictionary learning ; Electrochemical phenomenon ; Ferroelectric polarization ; Ferroelectric thin-films ; Kelvin probe microscopy ; Sensing applications ; Surface voltages ; Thin film surfaces
Publicat a:	npj Computational Materials, Vol. 7 (2021) , art. 163, ISSN 2057-3960

DOI: 10.1038/s41524-021-00615-4

7 p, 4.6 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