p Adotando uma abordagem "de baixo para cima", pesquisadores da Universidade de Illinois em Urbana-Champaign observaram pela primeira vez que "tamanho importa" em relação à "piroeletricidade" - a corrente / voltagem desenvolvida em resposta às flutuações de temperatura que permite tecnologias como sensores infravermelhos, visão noturna, e unidades de conversão de energia, para nomear alguns. p "Controlar e manipular o calor para aplicações como coleta de energia de calor residual, tecnologias de refrigeração integradas, emissão de elétrons, e funções relacionadas é um campo de estudo excitante hoje, "explicou Lane Martin, professor assistente de ciência de materiais e engenharia em Illinois. "Tradicionalmente, esses sistemas dependem de materiais a granel, mas os dispositivos em nanoescala do futuro exigirão cada vez mais filmes finos ferroelétricos.

p "Medir a resposta piroelétrica de filmes finos é difícil e restringiu a compreensão da física da piroeletricidade, levando alguns a rotulá-lo como 'uma das propriedades menos conhecidas de materiais sólidos', "Martin acrescentou." Este trabalho fornece a modelagem mais completa e detalhada e o estudo experimental desta região de materiais amplamente desconhecida e tem implicações diretas para dispositivos de próxima geração. "

p Os pesquisadores descobriram que reduzir as dimensões dos componentes ferroelétricos aumenta sua suscetibilidade aos efeitos induzidos por tamanho e deformação. O jornal do grupo, "Efeito das paredes de domínio de 90 graus e incompatibilidade de expansão térmica nas propriedades piroelétricas do PbZr epitaxial _0,2 Ti _0,8 O ₃ filmes finos, "aparece no jornal Cartas de revisão física .

p "O que fizemos neste trabalho foi desenvolver uma nova abordagem para utilizar e compreender uma classe de materiais importante para todas essas aplicações, "Martin disse." Movendo-se para uma abordagem 'de baixo para cima' que produz versões em nanoescala desses materiais como filmes finos, nós observamos, pela primeira vez, que certos recursos, ou seja, paredes de domínio, pode ser extremamente importante e até mesmo dominar a resposta dependente da temperatura e o desempenho desses materiais. "

p De acordo com J. Karthik, o primeiro autor no artigo do grupo, epitaxia de película fina foi desenvolvida para fornecer um conjunto de parâmetros (por exemplo, composição do filme, cepa epitaxial, condições de limite elétrico, e espessura) que permitem o controle preciso dos componentes ferroelétricos e tem sido fundamental para a compreensão da física dos efeitos dielétricos e piezoelétricos.

p "Nós investigamos a contribuição de paredes de domínio 90º e incompatibilidade de expansão térmica para a piroeletricidade em PbZr ferroelétrico _0,2 Ti _0,8 O ₃ filmes finos, um material amplamente utilizado cujas propriedades ferroelétricas e piezoelétricas a granel são bem compreendidas, "Karthik explicou. Como parte deste trabalho, O grupo de pesquisa Prometheus de Martin desenvolveu e aplicou os primeiros modelos fenomenológicos para incluir contribuições extrínsecas e secundárias à piroeletricidade em filmes de polidomínio e prever contribuições extrínsecas significativas (decorrentes do movimento dependente da temperatura das paredes do domínio) e grandes contribuições secundárias (decorrentes da incompatibilidade de expansão térmica entre o filme e o substrato).

p "Também desenvolvemos e aplicamos um novo processo de medição de corrente piroelétrica sensível à fase para medir filmes finos pela primeira vez e revelar um aumento dramático no coeficiente piroelétrico com fração crescente de domínios orientados no plano e incompatibilidade de expansão térmica consistente com esses modelos , "Karthik disse.

p "Ao estabelecer uma compreensão da ciência desses efeitos, com modelos para prever seu desempenho, e técnicas demonstradas para fabricar e utilizar essas propriedades em versões em nanoescala desses materiais, suas propriedades podem ser efetivamente integradas aos eletrônicos existentes, "Martin disse.