Phase-field simulation of domain size effect on dielectric and piezoelectric responses in K0.5Na0.5NbO3 epitaxial thin films with superdomain structures

铁电性 材料科学 压电 电介质 凝聚态物理 薄膜 极化(电化学) 压电系数 纳米技术 光电子学 复合材料 物理 化学 物理化学
作者
Meng‐Jun Zhou,Bo Wang,Kun Peng,Hanxing Liu,Long‐Qing Chen,Ce‐Wen Nan
出处
期刊:Acta Materialia [Elsevier BV]
卷期号:248: 118777-118777 被引量:15
标识
DOI:10.1016/j.actamat.2023.118777
摘要

Size effects of mesoscale ferroelectric domains on the macroscopic dielectric and piezoelectric responses in domain-engineered bulk piezocrystals have been extensively studied for more than two decades. However, less is known about the domain size effects in ferroelectric epitaxial thin films, especially for films consisting of low-symmetry ferroelectric phases and exhibits hierarchical superdomain structures. Herein, using phase-field simulations, we systemically evaluate the effective out-of-plane dielectric and piezoelectric coefficients, κ33* and d33*, as a function of the domain periods for two types of superdomain structures in ferroelectric K0.5Na0.5NbO3 epitaxial thin films. In one type of the superdomain structures, we find that more than 70% increase of κ33* and nearly 20% increase of d33* can be achieved by tuning the domain period by a few tens of nanometers. Dissimilar behaviors are found when the domain period varies along different lateral directions, suggesting anisotropic domain size effects in thin films. By analyzing the local dielectric and piezoelectric responses from each domain variants and domain walls, we reveal that the domain size effect is governed by the variation of out-of-plane polarization inside the domains. Moreover, we also demonstrate enhanced domain size effects by modulating the misfit strains and temperature to approach the polymorphic phase boundaries, suggesting tunability of the size effect by doping and strain engineering. Our results reveal multimodal domain size dependence of dielectric and piezoelectric responses in low-symmetry ferroelectric epitaxial thin films, implying that domain size engineering can be used to tune macroscopic properties of thin-film ferroelectrics, similar to their bulk counterparts.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
ALU完成签到 ,获得积分10
1秒前
行走的猫完成签到 ,获得积分10
1秒前
Criminology34应助muffler采纳,获得10
7秒前
卫化蛹完成签到,获得积分20
7秒前
jason完成签到,获得积分10
8秒前
山是山三十三完成签到 ,获得积分10
8秒前
刚子完成签到 ,获得积分0
15秒前
酥酥完成签到,获得积分10
15秒前
上官枫完成签到 ,获得积分10
16秒前
小洪俊熙完成签到,获得积分10
18秒前
科研通AI6.3应助润泽采纳,获得10
23秒前
Yivano完成签到 ,获得积分10
25秒前
Wendy完成签到,获得积分10
26秒前
30秒前
弃医从个啥完成签到,获得积分10
31秒前
收集快乐完成签到 ,获得积分10
33秒前
南攻完成签到,获得积分10
35秒前
adsf发布了新的文献求助10
36秒前
思念变成王年年完成签到,获得积分10
37秒前
zhangsan完成签到,获得积分10
39秒前
40秒前
漫才完成签到 ,获得积分10
43秒前
Annaya完成签到 ,获得积分10
46秒前
JL发布了新的文献求助10
47秒前
赤子心i完成签到 ,获得积分10
49秒前
卞卞完成签到,获得积分10
54秒前
1分钟前
莫歌完成签到 ,获得积分10
1分钟前
Jason完成签到 ,获得积分10
1分钟前
润泽发布了新的文献求助10
1分钟前
1分钟前
yyf完成签到 ,获得积分10
1分钟前
1分钟前
暖羊羊Y完成签到 ,获得积分10
1分钟前
1分钟前
璟6完成签到 ,获得积分10
1分钟前
月上柳梢头A1完成签到,获得积分10
1分钟前
baa完成签到,获得积分10
1分钟前
蓝蓝莓完成签到 ,获得积分10
1分钟前
自由枕头发布了新的文献求助10
1分钟前
高分求助中
Principles of Economics, 11th Edition 10000
University Physics with Modern Physics, 16th edition 10000
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Molecular Mechanisms of Photosynthesis, 4th Edition 1000
Organic Reactions, Volume 116 1000
Current concepts in cutaneous toxicity : proceedings of the Fourth Conference on Cutaneous Toxicity, Washington, D.C., May 9-11, 1979 1000
The recovery-stress questionnaires : user manual 800
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7257699
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8879580
关于积分的说明 18757499
捐赠科研通 6938073
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3201148
关于科研通互助平台的介绍 2375264
邀请新用户注册赠送积分活动 2176963