Nanoscale Polarization-Dependent Young's Modulus of Ferroelectric BaTiO3 Single Crystals
Checa, Marti (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia)
Stefani, Christina (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia)
Kelley, Kyle (Center for Nanophase Materials Sciences. Oak Ridge National Laboratory)
Balke, Nina (North Carolina State University. Materials Science and Engineering)
Collins, Liam (Center for Nanophase Materials Sciences. Oak Ridge National Laboratory)
Catalan, Gustau (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia)
Jesse, Stephen (Center for Nanophase Materials Sciences. Oak Ridge National Laboratory)
Domingo Marimon, Neus (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia)

Data:	2025
Resum:	Flexoelectric fields produced by strong strain gradients at the nanoscale couple to ferroelectric polarization, promoting changes in the mechanical properties of ferroelectric materials as a function of the direction of the ferroelectric polarization. In this work, we calculate the asymmetry in the Young's modulus found in oppositely polarized out-of-plane domains of BaTiO single crystals by means of contact resonance AFM, and we evaluate its impact on the electromechanical response as measured by piezoresponse force microscopy, both using band excitation modes. We analyze the electromechanical response of the different BaTiO domains using k-means to build up their mean elastic and electromechanical features and quantify the flexoelectrically induced modulation of the Young's modulus. Finally, we discuss the use of contact Kelvin probe force microscope measurements to decouple electrostatic artifacts from purely piezoelectric ones when flexoelectric coupling appears.
Ajuts:	Ministerio de Economía y Competitividad FIS2015-73932-JIN Agencia Estatal de Investigación PID2019-109931GB-I00 Generalitat de Catalunya 2017/SGR-579 Agencia Estatal de Investigación SEV-2017-0706 European Commission 754558
Nota:	Altres ajuts: CERCA Programme/Generalitat de Catalunya
Drets:	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.
Llengua:	Anglès
Document:	Article ; recerca ; Versió acceptada per publicar
Matèria:	Ferroelectricity ; Band excitation piezoresponse force microscopy ; Contact stiffness ; BaTiO3 single crystals ; Flexoelectricity ; Mechanical properties
Publicat a:	ACS nano, Vol. 19, Num. 10 (March 2025) , p. 9835-9843, ISSN 1936-086X

DOI: 10.1021/acsnano.4c13475

Postprint 27 p, 1.8 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