[發(fā)明專利]一種鐵電薄膜的周期性條帶疇結(jié)構(gòu)的表征方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910977182.0
• 申請(qǐng)日: 2019-10-15
• 公開（公告）號(hào): CN110634871B
• 公開（公告）日: 2021-10-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 翟俊杰;李忠文;南峰;李冠男;周舟;黃煜焱
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 淮陰工學(xué)院
• 主分類號(hào): H01L27/11507
• 分類號(hào): H01L27/11507
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 張華蒙

1.一種鐵電薄膜的周期性條帶疇結(jié)構(gòu)的表征方法，其特征在于：包括如下步驟：

S1：使用PLD方法制備BFO薄膜；所述的PLD方法，沉積溫度為700℃，氧壓為100mTorr；沉積完畢后，氧壓升高為760Torr，然后以5℃/min降至室溫；

S2：物相表征研究BFO薄膜的晶相、形貌和鐵電性；所述的物相表征的方法是，在條帶疇所在區(qū)域的形貌表征采用基于SPM的原子力顯微鏡，針尖驅(qū)動(dòng)頻率為76KHz；形貌為尖峰狀的周期性條帶是存在109°條帶疇的形貌表征目標(biāo)區(qū)域；

S3：運(yùn)用矢量壓電力顯微鏡PFM對(duì)BFO薄膜表征，分析獲得鐵電條帶疇的疇結(jié)構(gòu)；所述的表征的方法是使用矢量PFM技術(shù)，面外PFM針尖驅(qū)動(dòng)頻率為300～400KHz，面內(nèi)PFM針尖驅(qū)動(dòng)頻率為1.0～1.2MHz；在所述的PFM針尖設(shè)有導(dǎo)電涂層，所述的導(dǎo)電涂層為Pt/Ir；矢量PFM技術(shù)的具體方法是：第一步表征薄膜的初始狀態(tài)極化分布，第二步表征薄膜的寫入狀態(tài)極化分布，第三步表征樣品順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°后的極化分布，第四步分析表征結(jié)果確定條帶疇的疇結(jié)構(gòu)；

S4：采用導(dǎo)電原子力顯微鏡CAFM對(duì)BFO薄膜表征，獲得鐵電條帶疇的疇壁導(dǎo)電，具體為：先使用AFM和矢量PFM表征確認(rèn)條帶疇的疇壁位置，然后使用CAFM表征疇壁電流；CAFM施加的電壓低于樣品的矯頑電壓，CAFM針尖設(shè)有導(dǎo)電涂層Pt/Ir。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鐵電薄膜的周期性條帶疇結(jié)構(gòu)的表征方法，其特征在于：步驟S1中，所述的PLD方法，在襯底上依次沉積底電極、鐵電層；所述的襯底為DyScO₃，晶向?yàn)?110)；所述的底電極為SrRuO₃，厚度為4nm；所述的鐵電層為BFO，厚度為100nm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鐵電薄膜的周期性條帶疇結(jié)構(gòu)的表征方法，其特征在于：所述的步驟S3中，找到至少包含兩種斜切角的3-4μm²范圍區(qū)域并使用PFM方法掃描，微調(diào)樣品放置方向使PFM圖像中周期性條帶疇與面內(nèi)垂直方向成45°夾角，并預(yù)先使用PFM針尖電壓在兩個(gè)斜切角的交界處將條帶疇的局部進(jìn)行極化。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種鐵電薄膜的周期性條帶疇結(jié)構(gòu)的表征方法，其特征在于：步驟S3中，在所述的矢量PFM表征薄膜的寫入狀態(tài)極化分布，是預(yù)先使用PFM針尖偏壓在局域?qū)l帶疇的極化翻轉(zhuǎn)，局域極化分兩種情形，第一種是在兩個(gè)斜切角的交界處，第二種是在同一斜切角的內(nèi)部，這兩種情形都在3-4μm²范圍內(nèi)；第二種情形在寫入前順時(shí)針旋轉(zhuǎn)樣品10°，寫入后再逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)樣品10°進(jìn)行下一步表征。