Boletín de la Sociedad Española de Cerámica y Vidrio (Jun 2006)
Near-field optical and atomic force microscopy studies on RbTiOPO<sub>4</sub> single crystal with ferroelectric domains
Abstract
We have developed a Scanning Near-Field Optic Microscope (SNOM), which is based on a commercial tuning-fork sensor, capable of measuring the topography and the optical signal, at the same time. We have measured the SNOM transmission, as well as the topography, of an RbTiOPO4 single crystal, which exhibits two kinds of macroscopic ferroelectric domains. A chemical selective attack has been performed to distinguish them. As a consequence, we obtained zones with a noticeable roughness (C-) in comparison with the flat aspect of the other ones (C+). The SNOM topography images have been compared to Atomic Force Microscopy ones, which has a better resolution. The changes observed in the transmission measurements are due to different effects: i) variations of the dielectric constant at the interface walls between domains; ii) light scattering, wavelength dependent, at the grains in the C- face. Finally, we have determined the angles formed at the domain-walls between inverted domains, which are measured to be higher than 90º and close to 135º, as could be expected, because of the combination between [1 1 0], [-1 1 0], [1 0 0] and [0 1 0] directions of the orthorhombic lattice.Hemos desarrollado un Microscopio Óptico de Campo Cercano (SNOM) que es capaz de adquirir una señal óptica, al mismo tiempo que la topografía, basado en un sensor de fuerza lateral comercial. Con este microscopio hemos medido la transmisión óptica en campo cercano, así como la topografía, de un cristal de RbTiOPO4, que exhibe dos tipos de dominios ferroeléctricos macroscópicos. Previamente, la muestra había sido sometida a un ataque químico selectivo, con el que se pueden distinguir dos zonas diferentes, una con una rugosidad apreciable (C-) y otra con aspecto perfectamente plano (C+), aspecto que tenía la superficie antes del ataque. Hemos comparado las imágenes de topografía del SNOM con otras tomadas usando un Microscopio de Fuerzas Atómicas, con mayor resolución espacial. Los cambios observados en las medidas de transmisión son debidos a dos tipos de efectos: i) las variaciones en la constante dieléctrica en las paredes de dominios y sus cercanías; ii) la dispersión de luz, dependiente de la longitud de onda, en los granos de la cara C-. Por último, hemos determinado los ángulos que forman las paredes de dominios invertidos, que resultan ser mayores de 90º y bastante cercanos a 135º, en promedio, tal y como se podría esperar, debido a la combinación de las direcciones [1 1 0], [-1 1 0], [1 0 0] y [0 1 0] de la estructura ortorrómbica.
