La ptychographie électronique révèle une ferroélectricité dominée par des déplacements d'anions

Le niobate de sodium, un matériau ferroïque sans plomb, possède des paramètres d'ordre délicatement équilibrés et concurrents, y compris des états ferroélectriques qui peuvent être stabilisés par contraintes épitaxiales. Ici, nous montrons que la ferroélectricité macroscopique résultante présente une structure microscopique non conventionnelle en utilisant la ptychographie électronique multislice. Cette technique surmonte les artefacts de diffusion multiple qui limitent la microscopie électronique conventionnelle, permettant à la fois une résolution spatiale latérale au-delà de la limite de diffraction et la récupération d'informations structurales tridimensionnelles. Ces capacités d'imagerie nous permettent de séparer l'intérieur ferroélectrique de l'échantillon de la structure de surface détendue et d'identifier le mode de phonon doux et les distorsions structurelles connexes avec une précision au picomètre. Contrairement aux pérovskites ferroélectriques conventionnelles, nous constatons que la distorsion polaire dans ce matériau implique des distorsions minimales des sous-réseaux de cations et est plutôt dominée par des déplacements d'anions. Nous établissons des limites sur l'épaisseur des films pour l'ingénierie de rotation octaédrique interfaciale et visualisons directement un motif de rotation octaédrique incommensurable, résultant de la dispersion plate du mode de phonon associé.