Deconvolution of Phonon Scattering by Ferroelectric Domain Walls and Point Defects in a PbTiO3Thin Film Deposited in a Composition-Spread Geometry
Bugallo, David (Universidade de Santiago de Compostela. Departamento de Química Física)
Langenberg, Eric (Universitat de Barcelona. Institut de Nanociència i Nanotecnologia)
Ferreiro-Vila, Elias (Centro Singular de Investigacion en Quimica Bioloxica e Materiais Moleculares (CiQUS))
Smith, Eva H. (Cornell University. Department of Materials Science and Engineering)
Stefani, Christina (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia)
Batlle, Xavier (Universitat de Barcelona. Departament de Física de la Matèria Condensada)
Catalan, Gustau (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia)
Domingo Marimon, Neus (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia)
Schlom, Darrell G. (Kavli Institute at Cornell for Nanoscale Science)
Rivadulla, Francisco (Universidade de Santiago de Compostela. Departamento de Química Física)

Fecha:	2021
Resumen:	We present a detailed analysis of the temperature dependence of the thermal conductivity of a ferroelectric PbTiO3 thin film deposited in a composition-spread geometry enabling a continuous range of compositions from ∼25% titanium deficient to ∼20% titanium rich to be studied. By fitting the experimental results to the Debye model we deconvolute and quantify the two main phonon-scattering sources in the system: ferroelectric domain walls (DWs) and point defects. Our results prove that ferroelectric DWs are the main agent limiting the thermal conductivity in this system, not only in the stoichiometric region of the thin film ([Pb]/[Ti] ≈ 1) but also when the concentration of the cation point defects is significant (up to ∼15%). Hence, DWs in ferroelectric materials are a source of phonon scattering at least as effective as point defects. Our results demonstrate the viability and effectiveness of using reconfigurable DWs to control the thermal conductivity in solid-state devices.
Ayudas:	Agencia Estatal de Investigación MAT2016-80762-R Agencia Estatal de Investigación PID2019-104150RB-I00 Agencia Estatal de Investigación PGC2018-097789-B-I00 European Commission 734187 European Commission 708129 Agencia Estatal de Investigación BES-2017-079688
Nota:	Altres ajuts: Serra Hunter Fellow (Generalitat de Catalunya)
Derechos:	Aquest material està protegit per drets d'autor i/o drets afins. Podeu utilitzar aquest material en funció del que permet la legislació de drets d'autor i drets afins d'aplicació al vostre cas. Per a d'altres usos heu d'obtenir permís del(s) titular(s) de drets.
Lengua:	Anglès
Documento:	Article ; recerca ; Versió acceptada per publicar
Materia:	Composition-spread combinatorial study ; Ferroelectrics ; Thermal conductivity ; Phonon-scattering mechanisms ; Domain walls
Publicado en:	ACS applied materials & interfaces, Vol. 13, Num. 38 (September 2021) , p. 45679-45685, ISSN 1944-8252

DOI: 10.1021/acsami.1c08758

Postprint 29 p, 1.5 MB

El registro aparece en las colecciones:
Documentos de investigación > Documentos de los grupos de investigación de la UAB > Centros y grupos de investigación (producción científica) > Ciencias > Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia (ICN2)
Artículos > Artículos de investigación
Artículos > Artículos publicados