一种铁电薄膜的周期性条带畴结构及其表征方法技术

本发明专利技术公开了一种铁电薄膜的周期性条带畴结构及其表征方法，属于微纳表征技术领域，该方法包括以下步骤：脉冲激光沉积制备铁酸铋薄膜；通过X射线衍射仪表征其晶格常数，确定其为菱形相结构，利用压电蝴蝶曲线确认其铁电性良好和矫顽电压，通过原子力显微镜表征其形貌；运用矢量压电力显微镜表征纳米铁电薄膜中的周期性条带畴，采用精细的矢量压电力显微术分析方法确定其三维畴结构；使用导电原子力显微镜观测到条带畴的畴壁导电。通过本发明专利技术给出的铁电薄膜制备方法，可用于非挥发的、高密度的铁电随机存取存储器；同时，提供的表征方法能够准确给出周期性条带畴的三维畴结构及畴壁导电；为高密度的铁电存储器件开发及表征检测提供方案。

Periodic band domain structure and characterization of ferroelectric thin films

【技术实现步骤摘要】
一种铁电薄膜的周期性条带畴结构及其表征方法
本专利技术涉及微纳表征
，具体涉及一种铁电薄膜的周期性条带畴结构及其表征方法。
技术介绍
铁电随机存取存储器具有低能耗、快写入、大得多的擦写次数等优点，有望成为下一代非挥发存储器。铁电存储要求铁电材料室温下具有很大的极化值、很强的压电响应，有利于开发、检测基于铁电材料的器件。其中，铁酸铋(BiFeO3，简写为BFO)这种材料的居里温度和奈尔温度分别为370℃和830℃，同时具有反铁磁性和铁电性，(111)和(001)方向的剩余极化值为100μC/cm2和60μC/cm2，是很好的铁电和压电材料；目前，BFO薄膜大多呈现马赛克状的多畴结构，具有大面积、长度较长的条带畴结构的外延薄膜制备依然困难，无法满足市场对高密度铁电存储器件应用的需求。铁电存储器利用的是极化翻反转，翻转机制由其铁电薄膜中的极化分布决定，同时极化分布也反映了其畴结构。为更好地理解和应用铁电薄膜的性质使得揭示其畴结构成为重要的研究课题。在铁电材料中，压电效应是铁电极化存在的一个直接证据；因而，基于扫描探针显微镜(scanni本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铁电薄膜的周期性条带畴结构及其表征方法，其特征在于：包括如下步骤：/nS1：使用PLD方法制备BFO薄膜；/nS2：物相表征研究BFO薄膜的晶相、形貌和铁电性；/nS3：运用矢量压电力显微镜PFM对BFO薄膜表征，分析获得铁电条带畴的畴结构；/nS4：采用导电原子力显微镜CAFM对BFO薄膜表征，获得铁电条带畴的畴壁导电。/n

【技术特征摘要】
1.一种铁电薄膜的周期性条带畴结构及其表征方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1：使用PLD方法制备BFO薄膜；
S2：物相表征研究BFO薄膜的晶相、形貌和铁电性；
S3：运用矢量压电力显微镜PFM对BFO薄膜表征，分析获得铁电条带畴的畴结构；
S4：采用导电原子力显微镜CAFM对BFO薄膜表征，获得铁电条带畴的畴壁导电。


2.根据权利要求1所述的一种铁电薄膜的周期性条带畴结构及其表征方法，其特征在于：步骤S1中，所述的PLD方法，沉积温度为700℃，氧压为100mTorr；沉积完毕后，氧压升高为760Torr，然后以5℃/min降至室温。


3.根据权利要求2所述的一种铁电薄膜的周期性条带畴结构及其表征方法，其特征在于：步骤S1中，所述的PLD方法，在衬底上依次沉积底电极、铁电层；所述的衬底为DyScO3，晶向为(110)；所述的底电极为SrRuO3，厚度为4nm；所述的铁电层为BFO，厚度为100nm。


4.根据权利要求1所述的一种铁电薄膜的周期性条带畴结构及其表征方法，其特征在于：步骤S2中，所述的物相表征的方法是，在条带畴所在区域的形貌表征采用基于SPM的原子力显微镜，针尖驱动频率为76KHz；形貌为尖峰状的周期性条带是存在109°条带畴的形貌表征目标区域。


5.根据权利要求1所述的一种铁电薄膜的周期性条带畴结构及其表征方法，其特征在于：步骤S3中，所述的表征的方法是使用矢量PFM技术，面外PFM针尖驱动频率为300～400KHz，面内PFM针尖驱动频率为...

【专利技术属性】
技术研发人员：翟俊杰，李忠文，南峰，李冠男，周舟，黄煜焱，
申请(专利权)人：淮阴工学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32