Microscopie à force piézoélectrique
La microscopie à force piézoélectrique (abrégée en PFM, de l'anglais Piezoresponse force microscopy) est un mode d'utilisation du microscope à force atomique (AFM) qui permet d'imager et de manipuler les domaines ferroélectriques d'un matériau. Pour ce faire, une pointe conductrice est amenée au contact de l'échantillon. On applique un potentiel alternatif au niveau de la pointe afin d'exciter localement la déformation de l'échantillon par l'effet piézoélectrique inverse. Cette déformation fait osciller le micro-levier de l'AFM dont les mouvements sont détectés par la méthode standard à l'aide d'une photodiode divisée en quatre. Le signal à la fréquence de travail est ensuite isolé par un amplificateur à détection synchrone. En balayant la surface de l'échantillon de cette manière, on peut obtenir simultanément une image de la topographie et de la structure en domaines ferroélectriques avec une bonne résolution.
Principe
[modifier | modifier le code]Vue d'ensemble
[modifier | modifier le code]Effet piézoélectrique inverse
[modifier | modifier le code]La pointe conductrice
[modifier | modifier le code]La caractéristique la plus importante d'une pointe de PFM est qu'elle doit être conductrice. C'est nécessaire afin d'appliquer un potentiel à l'échantillon. En général, ces pointes sont réalisées en ajoutant à une pointe standard en silicium un revêtement conducteur dont les plus communs sont le platine, l'or, le tungstène ou même le diamant dopé.
Détection synchrone
[modifier | modifier le code]Distinction entre les réponses verticale et latérale
[modifier | modifier le code]Exemples d'images PFM
[modifier | modifier le code]
Application aux matériaux biologiques
[modifier | modifier le code]Modes d'utilisation avancés
[modifier | modifier le code]Avantages et inconvénients
[modifier | modifier le code]Avantages
[modifier | modifier le code]- résolution nanométrique
- acquisition simultanée de la topographie et de la réponse piézoélectrique
- permet la manipulation des domaines ferroélectriques
- technique non destructive
- Ne nécessite quasiment pas de préparation spécifique de l'échantillon
Inconvénients
[modifier | modifier le code]- Les mesures peuvent être longues (plusieurs dizaines de minutes)
- Les détails du contact avec la pointe peuvent modifier l'interaction avec la surface et le contraste de l'image.
- Technique limitée à une surface balayable par l'AFM, typiquement 100x100 µm2.
Notes et références
[modifier | modifier le code]- (en) Cet article est partiellement ou en totalité issu de l’article de Wikipédia en anglais intitulé « Piezoresponse force microscopy » (voir la liste des auteurs).
