Study of electrical properties of Pb5Ge3O11 with atomic force microscopy
Hirvenoja, Tarusisko (2019)
Kandidaatintyö
2019
School of Engineering Science, Laskennallinen tekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2019052917784
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2019052917784
Tiivistelmä
Sample of single crystal lead germanate Pb5Ge3O11 was studied with atomic force microscopy (AFM). The material is ferroelectric in room temperature and it also has pyroelectric properties. The aim of work was to learn to use AFM and find suitable mode for further research. Used modes were semi-contact modes PeakForce TUNA and PeakForce KPFM, both modes do mapping of mechanical properties with PeakForce QNM.
Measurements with PeakForce TUNA were done with varying sample bias in room temperature and heating the sample and keeping sample bias constant. PeakForce KPFM measurements were done with heating the sample. From results changes in surface charges are noticeable.
Lead germanate is one material from large group of ferroelectric oxides. The literary review is based on ferroelectric materials and basics of AFM operation. There is overview of other ferroelectric materials and their applications to get a grasp where and how they are used. Before using AFM it is important to understand how it works and what different modes
measure. Lyijy germanaatti Pb5Ge3O11 näytettä tutkittiin atomivoimamikroskoopilla (AFM). Materiaali on ferrosähköinen huoneenlämmössä ja sillä on myös pyrosähköisiä ominaisuuksia. Työn tavoitteena oli oppia käyttämään atomivoimamikroskooppia ja löytää sopiva tila myöhempää tutkimusta varten. Käytetyt tilat olivat PeakForce TUNA ja PeakForce KPFM, jotka mittaavat materiaalin mekaanisia ominaisuuksia PeakForce QNM:llä.
PeakForce TUNAlla mittauksia tehtiin muuttamalla näytteen etujännitettä huoneenlämmössä ja lämmittämällä näytettä pitäen näytteen etujännitteen vakiona. PeakForce KPFMllä mittaukset tehtiin näytettä lämmittämällä. Tulosten perusteella näytteen pinnan varauksissa on nähtävissä muutoksia.
Lyijy germanaatti kuuluu suureen ferrosähköisten oksidien ryhmään. Kirjallisuuskatsauksessa perehdyttiin ferrosähköisiin materiaaleihin ja AFM:n toimintaperiaatteisiin. Työssä on katsaus muista ferrosähköisistä materiaaleista ja niiden sovelluksista, jotta saataisiin käsitys siitä missä ja miten niitä käytetään. Ennen AFM:n käyttöä on tärkeää ymmärtää, miten se toimii ja mitä eri tiloilla mitataan.
Measurements with PeakForce TUNA were done with varying sample bias in room temperature and heating the sample and keeping sample bias constant. PeakForce KPFM measurements were done with heating the sample. From results changes in surface charges are noticeable.
Lead germanate is one material from large group of ferroelectric oxides. The literary review is based on ferroelectric materials and basics of AFM operation. There is overview of other ferroelectric materials and their applications to get a grasp where and how they are used. Before using AFM it is important to understand how it works and what different modes
measure.
PeakForce TUNAlla mittauksia tehtiin muuttamalla näytteen etujännitettä huoneenlämmössä ja lämmittämällä näytettä pitäen näytteen etujännitteen vakiona. PeakForce KPFMllä mittaukset tehtiin näytettä lämmittämällä. Tulosten perusteella näytteen pinnan varauksissa on nähtävissä muutoksia.
Lyijy germanaatti kuuluu suureen ferrosähköisten oksidien ryhmään. Kirjallisuuskatsauksessa perehdyttiin ferrosähköisiin materiaaleihin ja AFM:n toimintaperiaatteisiin. Työssä on katsaus muista ferrosähköisistä materiaaleista ja niiden sovelluksista, jotta saataisiin käsitys siitä missä ja miten niitä käytetään. Ennen AFM:n käyttöä on tärkeää ymmärtää, miten se toimii ja mitä eri tiloilla mitataan.