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Evolution of Ferroelectric Properties in SmxBi1–xFeO3 via Automated Piezoresponse Force Microscopy across combinatorial spread libraries
ACS Nano ( IF 15.8 ) Pub Date : 2024-09-06 , DOI: 10.1021/acsnano.4c06380 Aditya Raghavan 1 , Rohit Pant 2 , Ichiro Takeuchi 2 , Eugene A Eliseev 3 , Marti Checa 4 , Anna N Morozovska 5 , Maxim Ziatdinov 6 , Sergei V Kalinin 1, 6 , Yongtao Liu 4
ACS Nano ( IF 15.8 ) Pub Date : 2024-09-06 , DOI: 10.1021/acsnano.4c06380 Aditya Raghavan 1 , Rohit Pant 2 , Ichiro Takeuchi 2 , Eugene A Eliseev 3 , Marti Checa 4 , Anna N Morozovska 5 , Maxim Ziatdinov 6 , Sergei V Kalinin 1, 6 , Yongtao Liu 4
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Combinatorial spread libraries offer an approach to explore the evolution of material properties over broad concentration, temperature, and growth parameter spaces. However, the traditional limitation of this approach is the requirement for the read-out of functional properties across the library. Here we develop automated piezoresponse force microscopy (PFM) for the exploration of combinatorial spread libraries and demonstrate its application in the SmxBi1–xFeO3 system with the ferroelectric–antiferroelectric morphotropic phase boundary. This approach relies on the synergy of the quantitative nature of PFM and the implementation of automated experiments that allow PFM-based sampling of macroscopic samples. The concentration dependence of pertinent ferroelectric parameters was determined and used to develop the mathematical framework based on the Ginzburg–Landau theory describing the evolution of these properties across the concentration space. We pose that a combination of automated scanning probe microscope and combinatorial spread library approach will emerge as an efficient research paradigm to close the characterization gap in high-throughput materials discovery. We make the data sets open to the community, and we hope that this will stimulate other efforts to interpret and understand the physics of these systems.
中文翻译：
通过跨组合扩散库的自动压电响应力显微镜观察 SmxBi1–xFeO3 中铁电特性的演变
组合扩散库提供了一种探索材料特性在广泛的浓度、温度和生长参数空间内演变的方法。然而，这种方法的传统限制是需要读取整个库的功能属性。在这里，我们开发了自动压电响应力显微镜（PFM）来探索组合扩散库，并展示了其在具有铁电-反铁电同形相边界的 Sm x Bi 1– x FeO 3系统中的应用。这种方法依赖于 PFM 定量性质和自动化实验实施的协同作用，从而允许基于 PFM 的宏观样本采样。确定了相关铁电参数的浓度依赖性，并用于开发基于金兹堡-朗道理论的数学框架，描述了这些特性在浓度空间中的演变。我们认为，自动扫描探针显微镜和组合扩散库方法的结合将成为一种有效的研究范式，以缩小高通量材料发现中的表征差距。我们向社区开放数据集，我们希望这将刺激其他努力来解释和理解这些系统的物理原理。
更新日期：2024-09-06
中文翻译：
通过跨组合扩散库的自动压电响应力显微镜观察 SmxBi1–xFeO3 中铁电特性的演变
组合扩散库提供了一种探索材料特性在广泛的浓度、温度和生长参数空间内演变的方法。然而，这种方法的传统限制是需要读取整个库的功能属性。在这里，我们开发了自动压电响应力显微镜（PFM）来探索组合扩散库，并展示了其在具有铁电-反铁电同形相边界的 Sm x Bi 1– x FeO 3系统中的应用。这种方法依赖于 PFM 定量性质和自动化实验实施的协同作用，从而允许基于 PFM 的宏观样本采样。确定了相关铁电参数的浓度依赖性，并用于开发基于金兹堡-朗道理论的数学框架，描述了这些特性在浓度空间中的演变。我们认为，自动扫描探针显微镜和组合扩散库方法的结合将成为一种有效的研究范式，以缩小高通量材料发现中的表征差距。我们向社区开放数据集，我们希望这将刺激其他努力来解释和理解这些系统的物理原理。
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