1. Control of surface potential at polar domain walls in a nonpolar oxide
- Author
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Claire Mathieu, Jens Kreisel, D. Martinotti, Ludovic Tortech, Ekhard K. H. Salje, Pierre-Yves Hicher, Mael Guennou, Guillaume F. Nataf, Raphael Haumont, Nick Barrett, Oktay Aktas, Laboratoire d'Etude des NanoStructures et Imagerie de Surface (LENSIS), Service de physique de l'état condensé (SPEC - UMR3680), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Luxembourg Institute of Science and Technology (LIST), Physics and Materials Science Research Unit, University of Luxemburg, Laboratoire de Physico-Chimie de l'Etat Solide (CHIMSOL), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Department of Earth Sciences [University of Cambridge], University of Cambridge [UK] (CAM), Laboratoire Innovation en Chimie des Surfaces et NanoSciences (LICSEN UMR 3685), Nanosciences et Innovation pour les Matériaux, la Biomédecine et l'Energie (ex SIS2M) (NIMBE UMR 3685), Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut Parisien de Chimie Moléculaire (IPCM), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire d'Electronique et nanoPhotonique Organique (LEPO), Nataf, Guillaume [0000-0001-9215-4717], Salje, Ekhard [0000-0002-8781-6154], Apollo - University of Cambridge Repository, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11), Department of Earth Sciences, University of Cambridge, Laboratoire Innovation en Chimie des Surfaces et NanoSciences (LICSEN), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), and Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)
- Subjects
Materials science ,Physics and Astronomy (miscellaneous) ,FOS: Physical sciences ,02 engineering and technology ,01 natural sciences ,Condensed Matter::Materials Science ,chemistry.chemical_compound ,Electric field ,0103 physical sciences ,Microelectronics ,General Materials Science ,010306 general physics ,[PHYS]Physics [physics] ,Condensed Matter - Materials Science ,Condensed matter physics ,business.industry ,Materials Science (cond-mat.mtrl-sci) ,021001 nanoscience & nanotechnology ,Polarization (waves) ,Ferroelectricity ,Piezoelectricity ,cond-mat.mtrl-sci ,Calcium titanate ,Ferromagnetism ,chemistry ,Polar ,0210 nano-technology ,business - Abstract
Ferroic domain walls could play an important role in microelectronics, given their nanometric size and often distinct functional properties. Until now, devices and device concepts were mostly based on mobile domain walls in ferromagnetic and ferroelectric materials. A less explored path is to make use of polar domain walls in nonpolar ferroelastic materials. Indeed, while the polar character of ferroelastic domain walls has been demonstrated, polarization control has been elusive. Here, we report evidence for the electrostatic signature of the domain-wall polarization in nonpolar calcium titanate (CaTiO3). Macroscopic mechanical resonances excited by an ac electric field are observed as a signature of a piezoelectric response caused by polar walls. On the microscopic scale, the polarization in domain walls modifies the local surface potential of the sample. Through imaging of surface potential variations, we show that the potential at the domain wall can be controlled by electron injection. This could enable devices based on nondestructive information readout of surface potential., Comment: 30 pages, 12 figures
- Published
- 2017
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