Morphology and crystal orientation of ferroelectric P(VDF-ran-TrFE) nanostructures in porous aluminium oxide

Abstract

Wir haben ferroelektrische P(VDF-TrFE)-Nanostrukturen mit Hilfe von geordnetem nanoporösen Aluminiumoxid hergestellt. Die Nanostrukturen wurden mittels DSC, XRD, SEM und TEM charakterisiert. Die DSC-Ergebnisse zeigen, dass die Schmelztemperatur mit zunehmendem Confinement abnimmt, wohingegen die Übergangstemperatur von der ferro- zur paraelektrischen Phase, TC, unverändert bleibt. Wir liefern eine Erklärung für das im Confinement unveränderte TC auf Grundlage der thermodynamischen Stabilität der verschiedenen Phasen. Die Ergebnisse der Röntgenstreuung zeigen, dass sich die (110)-Ebenen der Kristallite in P(VDF-TrFE) bevorzugt parallel zur Substratoberfläche orientieren, wobei die polare b-Achse einen Winkel von 30° mit der Längsachse der Poren einschließt. Zudem zeigen unsere Ergebnisse, dass sich die Vorzugsorientierung in zwei Schritten einstellt. In ersten Schritt - während der Kristallisation - stellt sich die parallele Orientierung der c-Achse zur Substratoberfläche ein. Im zweiten Schritt - während des Übergangs zur ferroelektrischen Phase - richten sich die (110)-Ebenen parallel zur Substratoberfläche aus. Diese Orientierung der (110)-Ebenen ist Ergebnis der Minimierung des Depolarisationsfeldes in den Nanostrukturen.