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物理化学学报  2017, Vol. 33 Issue (6): 1261-1266    DOI: 10.3866/PKU.WHXB201702281
论文     
钙钛矿铁电纳米片诱导的P (VDF-TrFE)取向生长
刘金1,麦江泉2,李诗1,任召辉1,*(),李铭1,武梦娇1,吴勇军1,路新慧2,*(),李翔1,田鹤3,王宗荣1,韩高荣1,*()
1 浙江大学,硅材料国家重点实验室,唐仲英传感材料及应用研究中心,材料科学与工程学院,浙江杭州310027
2 香港中文大学,物理系,香港新界999077
3 浙江大学,电子显微镜中心,硅材料国家重点实验室,材料科学与工程学院,浙江杭州310027
Perovskite Ferroelectric Nanoplates Induced a Highly Oriented Growth of P (VDF-TrFE) Films
Jin LIU1,Jiang-Quan MAI2,Shi LI1,Zhao-Hui REN1,*(),Ming LI1,Meng-Jiao WU1,Yong-Jun WU1,Xin-Hui LU2,*(),Xiang LI1,He TIAN3,Zong-Rong WANG1,Gao-Rong HAN1,*()
1 State Key Laboratory of Silicon Materials, School of Materials Science and Engineering, Cyrus Tang Center for Sensor Materials and Application, Zhejiang University, Hangzhou 310027, P. R. China
2 Department of Physics, Chinese University of Hong Kong, New Territories, Hong Kong 999077, P. R. China
3 Center of Electron Microscope, State Key Laboratory of Silicon Material, School of Material Science & Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310027, P. R. China
 全文: PDF(3285 KB)   HTML 输出: BibTeX | EndNote (RIS) | Supporting Info
摘要:

半结晶的铁电聚合物在柔性电子器件中极具应用前景,控制晶相生长对其性能优化至关重要。本文通过引入少量(0.2%)单晶单畴的PbTiO3纳米片对P(VDF-TrFE)(简称PVTF)铁电薄膜的生长进行有效调节,获得了高度取向的铁电薄膜且铁电性能得到了大幅提高。PbTiO3纳米片铁电极化对PVTF极性分子的诱导作用可能是薄膜取向生长与性能提高的原因。

关键词: P (VDF-TrFE)PbTiO3纳米片取向生长铁电性    
Abstract:

Ferroelectric polymers are particularly attractive for applications in flexible electronic devices, and controlling its crystalline phase growth is crucial for obtaining optimized ferroelectric properties. Herein we report that a very low introduction (0.2% (w)) of single-domain ferroelectric PbTiO3 nanoplates can effectively mediate the nucleation and subsequent growth of a crystalline phase within P (VDF-TrFE) (denoted by PVTF), forming highly oriented films and significantly improving the ferroelectric properties due to an alignment of the polarization directions of the polymer and the nanoplates.

Key words: P (VDF-TrFE)    PbTiO3    Nanoplate    Orientation growth    Ferroelectricity
收稿日期: 2017-02-15 出版日期: 2017-03-06
中图分类号:  O641  
基金资助: 国家自然科学基金(51232006);国家自然科学基金(51472218);国家973项目(2015CB654901);中央高校基本科研业务费专项资金(2016FZA4005);香港研究资助局科研基金(14303314);香港中文大学基金(4053128)
通讯作者: 任召辉,路新慧,韩高荣     E-mail: renzh@zju.edu.cn;xhlu@phy.cuhk.edu.hk;hgr@zju.edu.cn
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刘金
麦江泉
李诗
任召辉
李铭
武梦娇
吴勇军
路新慧
李翔
田鹤
王宗荣
韩高荣

引用本文:

刘金,麦江泉,李诗,任召辉,李铭,武梦娇,吴勇军,路新慧,李翔,田鹤,王宗荣,韩高荣. 钙钛矿铁电纳米片诱导的P (VDF-TrFE)取向生长[J]. 物理化学学报, 2017, 33(6): 1261-1266.

Jin LIU,Jiang-Quan MAI,Shi LI,Zhao-Hui REN,Ming LI,Meng-Jiao WU,Yong-Jun WU,Xin-Hui LU,Xiang LI,He TIAN,Zong-Rong WANG,Gao-Rong HAN. Perovskite Ferroelectric Nanoplates Induced a Highly Oriented Growth of P (VDF-TrFE) Films. Acta Phys. -Chim. Sin., 2017, 33(6): 1261-1266.

链接本文:

http://www.whxb.pku.edu.cn/CN/10.3866/PKU.WHXB201702281        http://www.whxb.pku.edu.cn/CN/Y2017/V33/I6/1261

Fig 1  Schematic view of the crystal structures for (a) tetragonal PbTiO3 and (b) orthorhombic β-phase PVTF, (c) Cross-section TEM image of individual PTO nanoplate and (d) corresponding atomic level HAADF-STEM (SEM image and XRD pattern see Fig.S1(a, b)
Fig 2  (a, b) GIWAXS patterns, (c) corresponding intensity profiles along qz axis and (d) FTIR spectrum of pure PVTF film and PVTF (0.2%) film
Fig 3  A schematic diagram of two possible cases that the molecular preferentially oriented
Fig 4  GIWAXS patterns of PVTF (0.2%) films heat treated at 180 ℃ for (a) 0.5 h, (b) 1.0 h, (c) 1.5 h, (d) 2.0 h and (e?h) corresponding AFM topographic images (5 μm × 5 μm)
Fig 5  Ferroelectric hysteresis loops of pure PVTF and PVTF (0.2%) films
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