Superredes de ferroeléctricos para distinguir entre efectos estructurales y electrostáticos

La carga superficial conmutable en un material ferroeléctrico (la polarización remanente) viene determinada tanto por sus propiedades estructurales como por las condiciones de contorno impuestas por la electrostática. En cuanto a la electrostática, si una lámina de un material ferroeléctrico se coloca entre dos materiales conductores idealmente metálicos, la polarización remanente puede ser alta ya que los metales pueden apantallar la carga superficial presente en el ferroeléctrico. En cambio, si sustituimos los metales por un dieléctrico de capacidad pequeña, por ejemplo el aire, la carga no puede ser apantallada y el material se ordena de forma que compensa parcialmente el campo eléctrico que genera. Esto provoca que la polarización remanente sea más pequeña. En el caso de las propiedades estructurales, se conoce que en el caso de láminas delgadas del archiconocido BaTiO3 cuanta más compresión existe más alta es la polarización remanente.
En el reciente trabajo publicado en la revista Advanced Functional Materials, se muestra como las variaciones en las condiciones de contorno impuestas por la electrostática son una arma más efectiva que el control de las propiedades estructurales para la manipulación de la polarización remanente. Esto sólo ha sido posible gracias a innovadoras estrategias de crecimiento usadas para el crecimiento de superredes de BaTiO3 con SrTiO3 mediante técnicas de ablación por laser. Las superredes están compuestas por un cierto número de láminas nanómertricas, llegando a la resolución de la cela unidad, de materiales alternados. Así, gracias a un alto control tanto de las mencionadas propiedades estructurales como de las condiciones de contorno estructurales en estas superredes se consigue distinguir el efecto que tiene cada una en la polarización remanente.
Ekaterina Khestanova, Nico Dix, Ignasi Fina, Mateusz Scigaj, José Manuel Rebled, César Magén, Sonia Estradé, Francesca Peiró, Gervasi Herranz, Josep Fontcuberta, Florencio Sánchez. Untangling Electrostatic and Strain Effects on the Polarization of Ferroelectric Superlattices. Advanced Functional Materials 26, 6446–6453 (2016).

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