Probing ferroelectricity in Zr/Nb substituted BaTiO3-relaxors by Piezoresponse Force Microscopy

Für den Ersatz von Blei in etablierten Pb-basierten Relaxor-Ferroelektrika zählt substituiertes Bariumtitanat zu den vielversprechendsten Kandidaten. Die in dieser Studie untersuchten Keramikproben sind an der B-Position substituiert, wobei Zr oder Nb das zentrale Ti-Ion im Perowskitgitter teilweise ersetzen. Obwohl diese beiden Materialsysteme makroskopisch bereits durch verschiedene Techniken gut charakterisiert wurden, fehlen noch immer lokale Informationen über die ferroelektrische Domänenstruktur. In dieser Arbeit untersuchen wir die Domänenstruktur und die lokale Umschaltbarkeit über verschiedene Zusammensetzungen und Temperaturen hinweg mittels Piezoresponse-Kraftmikroskopie. Die Ergebnisse zeigen, dass zwar die ferroelektrische Fernordnung mit zunehmender Substitution effektiv unterdrückt wird, eine zeitliche Stabilisierung von Domänen innerhalb eines begrenzten Volumens jedoch weiterhin möglich ist, was auf das Vorhandensein hochinstabiler polarer Nanoregionen hindeutet.