Ученые выяснили, насколько гибкими могут быть сегнетоэлектрические пленки

Технология гибкой электроники совершает революцию в области умных носимых устройств, и сегнетоэлектрические материалы будут играть важную роль в области гибкой электроники. Сегнетоэлектрический материал - это своего рода функциональный материал со спонтанной поляризацией, который может преобразовывать механическую и электрическую энергию. Однако блочные сегнетоэлектрические оксиды проявляют определенную хрупкость и жесткость. Как добиться сверхэластичности и гибкости тонких сегнетоэлектрических пленок и применить их в гибких электронных устройствах - актуальная проблема, требующая решения.

Сосредоточившись на этой ключевой научной проблеме, профессор Лю Мин и профессор Дин Сяндун из Сианьского университета Цзяотун совместно провели углубленное исследование механического поведения гибкости и упругости сегнетоэлектрических монокристаллических тонкопленочных материалов и совершили большой прорыв.

Используя водорастворимый Sr3Al2O6 в качестве жертвенного слоя, они приготовили и отслоили большие площади самонесущих тонких монокристаллических сегнетоэлектрических пленок BaTiO3 (BTO). В ходе экспериментов по изгибу на месте пленок с наномеханическими плечами они обнаружили, что тонкие пленки THE BTO можно складывать на 180 °, а максимальная деформация изгиба составляет ~ 10%. Эксперимент также обнаружил, что после сжатия под большим углом При удалении внешней силы форма пленки BTO может отскочить назад, демонстрируя сверхупругое поведение. Обнаружено, что сверхупругость пленок BTO может быть результатом обратимой инверсии сегнетоэлектрических доменов a и C при большом градиенте деформации. между сегнетоэлектрическими доменами a и C произошла непрерывная инверсия поляризации, что эффективно уменьшило энергетический барьер и предотвратило возможное разрушение, вызванное инверсией доменов. Кроме того, в состоянии изгиба большой градиент деформации также вызовет значительный эффект электрической обмотки, реализуя интеграция функциональных устройств на основе электродинамической связи, что дополнительно расширяет функциональность связанных устройств на основе гибких Тонкая пленка из кристаллического сегнетоэлектрика.

На основании приведенных выше результатов аналогичного механического поведения можно ожидать и в других сегнетоэлектрических телах, что обеспечивает экспериментальную основу для реализации сверхупругости в других тонких сегнетоэлектрических тонких пленках. Кроме того, гибкая сегнетоэлектрическая тонкая пленка со сверхэластичностью также хорошо регулирует электрическое поле. средний. Комбинируя его с гибкой тонкой сегнетоэлектрической пленкой, можно избежать эффекта связывания подложки, существующего в гетерогенном переходе традиционной тонкой пленки из множества железных элементов, и можно значительно улучшить эффект магнитоэлектрической связи, закладывая основу для будущей разработки нового гибкого магнитоэлектрика. устройства с малым регулируемым электрическим полем.