science >> Wetenschap >  >> Chemie

Verbetering van de piëzo-elektrische microscopiekarakterisering van keramische materialen

Figuur 1:zijaanzicht van de twee soorten AFM-sondes die worden gebruikt. De rechter is een ultralange tip die de elektrostatische interactie tussen de cantilever en het monster vermindert. Vergeleken met de standaard tip, die afbeeldingen aan de rechterkant zijn, de hogere punt zorgt voor een schoner piëzo-responssignaal om de piëzo-elektrische respons van het materiaal te verkrijgen. Krediet:CSIC

Een team van onderzoekers van ICMAB heeft bewezen dat onconventionele AFM-sondes geschikt zijn voor het verkrijgen van een echt piëzo-elektrisch signaal in piëzoresponskrachtmicroscopie. Het werk, getiteld "Verminder elektrostatisch in piëzoresponskrachtmicroscopie door langere of ultrastijve tips, " is gepubliceerd in Toegepaste oppervlaktewetenschap .

Piëzoresponskrachtmicroscopie is een techniek die wordt gebruikt in piëzo-elektriciteit. Elk jaar, bijna 300 manuscripten namen deze techniek mee in hun onderzoek, en de piëzo-elektrische gemeenschap publiceert jaarlijks meer dan 5000 artikelen.

In dit werk, onderzoekers hebben bijna elke afzonderlijke AFM-geleidende sonde die op de markt verkrijgbaar is, getest met behulp van een nieuwe methode die de elektrostatische bijdrage in hun metingen kwantificeert. De methode is gebaseerd op het oplossen van de correlatiefunctie die de wiskundige bewerkingen beschrijft die een lock-in-versterker uitvoert om de signalen te verwerven. Na de theoretische beschrijving, hetzelfde monster wordt bestudeerd met in de handel verkrijgbare AFM-tips, door het gebruik van twee verschillende soorten tests.

Bij de eerste proef de onderzoekers verhoogden het piëzo-elektrische signaal met behoud van een constante elektrostatische bijdrage. Door dit te doen, de montage van het piëzo-elektrische signaal neemt toe, en daarom, de veranderingen in de uiteindelijke resultaten zijn dramatisch verschillend. Uit deze proef het is gebleken dat langere tips het schonere signaal leveren van de totale set gebruikte sondes. Deze resultaten worden bevestigd door het gebruik van onafhankelijke experimenten die de eerste resultaten bevestigen. De implementatie van deze oplossing kan door elke AFM-fabrikant worden gebruikt.

Figuur 2:vergelijking van het piëzo-elektrische signaal dat is verkregen met verschillende sondetests. Op deze afbeeldingen, hoe hoger het contrast, des te beter. Het blijkt dat langere en ultrastijve tips het allerbeste signaal geven van de algemeen in de handel verkrijgbare tips. Krediet:CSIC