Boletín de la Sociedad Española de Cerámica y Vidrio (Aug 2004)
Nonlinear dielectric response in ferroelectric thin films
Abstract
Electrical permittivity dependence on electric external bias field was investigated in PZT thin films. The results revealed the existence of two mechanisms contributing to the electrical permittivity. The first one was related to the domain reorientation, which was responsible for a strong no linear dielectric behavior, acting only during the poling process. The second mechanism was associated with the domain wall vibrations, which presented a reasonable linear electrical behavior with the applied bias field, contributing always to the permittivity independently of the poling state of the sample. The results also indicated that the gradual reduction of the permittivity with the increase of the bias field strength may be related to the gradual bending of the domain walls. It is believed that the domain wall bending induces a hardening and/or a thinning of the walls, thus reducing the electrical permittivity. A reinterpretation of the model proposed in the literature to explain the dielectric characteristics of ferroelectric materials at high electric field regime is proposed.<br><br>Se ha estudiado la dependencia de la permitividad eléctrica con un campo bias externo en láminas delgadas de PZT. Los resultados revelaron la existencia de dos mecanismos que contribuyen a la permitividad eléctrica. El primero está relacionado con la reorientación de dominios, actúa sólo durante el proceso de polarización y es responsable de un comportamiento dieléctrico fuertemente no lineal. El segundo mecanismo se asocia a las vibraciones de las paredes de dominio, presentando un comportamiento eléctrico razonablemente lineal con el campo bias aplicado, contribuyendo siempre a la permitividad independientemente del estado de polarización de la muestra. Los resultados indicaron también que la reducción gradual de la permitividad con el aumento de la fuerza del campo bias podría estar relacionada con el “bending” gradual de las paredes de dominio. Se cree que el “bending” de las paredes de dominio induce a un endurecimiento y/o adelgazamiento de las paredes, reduciéndose así la permitividad eléctrica. Se propone una reinterpretación del modelo propuesto en la literatura para explicar las características dieléctricas de los materiales ferroeléctricos en un régimen de alto campo.
