Polarization switching kinetics of ferroelectric nanomesas of vinylidene fluoride-trifluoroethylene copolymer

Gaynutdinov, R. V.; Lysova, O. A.; Yudin, S. G.; Толстихина, А. Л.; Kholkin, A. L.; Fridkin, V. M.; Ducharme, Stephen

doi:10.1063/1.3176213

Cited by 27 publications

(31 citation statements)

References 30 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…Открытие сегнетоэлектрических полимерных пленок Ленгмюра-Блоджетт (ЛБ) [1][2][3][4][5][6][7][8][9][10] сделало возможным изменения толщины сегнетоэлектрической ПВДФ пленки с точностью до элементарной ячейки и даже в один молекулярный монослой (~0.5 nm). Исследования таких сверхтонких пленок позволило установить существование сегнетоэлектричества и переключение спонтанной поляризации в сегнетоэлектрических ЛБ полимерах с толщиной всего в один-два монослоя (~1 nm) [2].…”

Section: однородное переключение поляризацииunclassified

“…Сегнетоэлектрические полимерные пленки на основе поливинилиденфторида (ПВДФ) и поли(винилиденфторид-трифторэтилена) (П(ВДФ-ТрФЭ)) [1][2][3][4][5][6][7][8][9][10][11][12] представляют значительный интерес для различных биомедицинских и…”

Section: Introductionunclassified

See 1 more Smart Citation

Computer modeling and molecular dynamics of polarization switching in the ferroelectric films PVDF and P(VDF-TrFE) on nanoscale

Геворкян¹,

Gevorkyan²

2015

Math.Biol.Bioinf.

View full text Add to dashboard Cite

1 Южный федеральный университет, г. Ростов-на-Дону 2 Институт математических проблем биологии, г. Пущино Аннотация. В данной работе на основе молекулярных моделей были исследованы и проанализированы структура и поляризация поливинилиденфторида (ПВДФ) и поли(винилиденфторид-трифторэтилена) (П(ВДФ-ТрФЭ)) нанопленок Ленгмюра-Блоджетт (ЛБ) в зависимости от структуры и состава их мономерных цепочек полимера и сополимера. Квантово-механические расчеты и моделирование, а также проведенные расчеты методом молекулярной динамики (МД), основанные на полуэмпирических квантово-химических методах (таких как PM3), показали, что энергия изученных ПВДФ и П(ВДФ-ТрФЭ) молекулярных структур, поляризация и ее переключение соответствуют однородному механизму переключения в рамках феноменологической теории Ландау-Гинзбурга-Девоншира (ЛГД) в линейном приближении малых значений электрического поля. Величина полученного критического коэрцитивного поля находится в пределах ЕC ~ 0.5…2.0 GV/m, что согласуется с экспериментальными данными. Установлено также, что данный однородный механизм переключения поляризации полимерных цепочек ПВДФ и П(ВДФ-ТрФЭ) инициируется квантовыми свойствами молекулярных орбиталей электронной подсистемы: приложенное электрическое поле вызывает постепенный сдвиг «облаков» электронной плотности (электронная поляризуемость), что вызывает также постепенное смещение и атомных остовов, в соответствии с принципом минимума полной энергии системы, и это приводит в конечном итоге при достижении критической точки (бифуркации) -к перевороту всей цепочки и резкому падению полной энергии системы в ее энергетически более выгодное состояние. Это все хорошо видно на петлях гистерезиса как поляризации, так и полной энергии. При этом времена переворота цепочки, получаемые методом молекулярной динамики в полуэмпирическом квантово-химическом PM3 подходе в ограниченном приближении Хартри-Фока, при приближении к этой критической точке резко возрастают, стремясь в пределе к бесконечности, что и соответствует теории ЛГД.Ключевые слова: полимерные сегнетоэлектрики, переключение поляризации, компьютерное моделирование, молекулярная динамика, квантово-механические расчеты.

show abstract

Section: однородное переключение поляризацииunclassified

Section: Introductionunclassified

Computer modeling and molecular dynamics of polarization switching in the ferroelectric films PVDF and P(VDF-TrFE) on nanoscale

Геворкян¹,

Gevorkyan²

2015

Math.Biol.Bioinf.

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Polarization reversal studies by means of macroscopic dielectric measurements and, most recently, by local probe techniques revealed a rather complex switching behavior that could not be fully explained neither by KAI nor by nucleation limited models implying a strong dependence of the switching potential on defect structure. [20][21][22][23][24] Over the span of just several years PFM has become a primary method to probe the static and dynamic properties of the ferroelectric materials at the nanoscale. 25 However, very few reports have succeeded in unambiguous high-resolution detection of polarization dynamics in PVDF-TrFE films as the PFM signal is strongly influenced by the presence of amorphous phase, complex morphology and can additionally be affected by morphological instability as a result of electrically induced decomposition of a polymer sample.…”

mentioning

confidence: 99%

High-Resolution Studies of Domain Switching Behavior in Nanostructured Ferroelectric Polymers

Sharma¹,

Reece²,

Ducharme³

et al. 2011

Nano Lett.

Self Cite

117

109

View full text Add to dashboard Cite

“…28 Nanoscale studies of individual nanomesas, using the same AFM-based techniques as in the present work, also reveal extrinsic switching behavior. 29 It is possible that the shape and size of the nanomesa, or perhaps chain folding during the annealing process used to induce self-assembly, 30 promotes surface nucleation even below the critical thickness. Imaging of domain patterns within the nanomesas by PFM support this hypothesis.…”

mentioning

confidence: 99%

Polarization switching at the nanoscale in ferroelectric copolymer thin films

Gaynutdinov

Mitko²,

Yudin

et al. 2011

Applied Physics Letters

Self Cite

View full text Add to dashboard Cite

The polarization switching kinetics were measured at the nanoscale in continuous thin films of a ferroelectric copolymer of vinylidene fluoride and trifluoroethylene. The dependence of the switching rate on voltage for a 54-nm thick film exhibits extrinsic nucleation and domain-growth type kinetics with no true threshold coercive field, and is qualitatively different from the behavior of an 18-nm thick film, which exhibits intrinsic switching kinetics, and a true threshold field. The results are consistent with studies of thin film capacitors of much larger area and with a recent refinement of the theory of the critical size for intrinsic switching.

show abstract

Polarization switching kinetics of ferroelectric nanomesas of vinylidene fluoride-trifluoroethylene copolymer

Cited by 27 publications

References 30 publications

Computer modeling and molecular dynamics of polarization switching in the ferroelectric films PVDF and P(VDF-TrFE) on nanoscale

Computer modeling and molecular dynamics of polarization switching in the ferroelectric films PVDF and P(VDF-TrFE) on nanoscale

High-Resolution Studies of Domain Switching Behavior in Nanostructured Ferroelectric Polymers

Polarization switching at the nanoscale in ferroelectric copolymer thin films

Contact Info

Product

Resources

About