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(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114843398A(43)申请公布日2022.08.02(21)申请号202210407875.8(22)申请日2022.04.19(71)申请人华南师范大学地址510000广东省广州市番禺区广州大学城外环西路378号华南师范大学华南先进光电子研究院(72)发明人田国义鑫高兴森(74)专利代理机构广州新诺专利商标事务所有限公司44100专利代理师辜丹芸(51)Int.Cl.H01L45/00(2006.01)H01L27/24(2006.01)B82Y30/00(2011.01)B82Y40/00(2011.01)权利要求书1页说明书5页附图6页(54)发明名称一种铁电拓扑畴结构及其制备方法(57)摘要本发明涉及一种铁电拓扑畴结构的制备方法,其包括以下步骤:S1:采用脉冲激光沉积法在(001)方向的STO单晶衬底上沉积一层SRO导电层作为底电极;S2:在步骤S1制得的SRO底电极表面铺展单层PS小球作为掩模板,再用氧等离子体刻蚀处理,然后置于离子束刻蚀机中进行刻蚀,最后去除残留的单层PS小球掩模板,得到SRO纳米点阵列底电极;S3:选择BFO靶材,采用脉冲激光沉积法在步骤S2制得的SRO纳米点阵列底电极上沉积一层菱方相的BFO薄膜形成纳米点阵列,其为面外具有“十字形”缓冲畴的中心型拓扑畴结构,并且面内具有一个相反衬度的条带畴。本发明制得的铁电拓扑畴结构具有高密度、有序排列、调控方便等优势。CN114843398ACN114843398A权利要求书1/1页1.一种铁电拓扑畴结构的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:S1:采用脉冲激光沉积法在(001)方向的STO单晶衬底上沉积一层SRO导电层作为底电极;S2:在步骤S1制得的SRO底电极表面铺展单层PS小球作为掩模板,再用氧等离子体刻蚀处理,然后置于离子束刻蚀机中进行刻蚀,最后去除残留的单层PS小球掩模板,得到SRO纳米点阵列底电极;S3:选择BFO靶材,采用脉冲激光沉积法在步骤S2制得的SRO纳米点阵列底电极上沉积一层菱方相的BFO薄膜形成纳米点阵列,其为中心型拓扑畴结构。2.根据权利要求1所述的铁电拓扑畴结构的制备方法,其特征在于:步骤S1中,所述SRO导电层厚度为30~60nm。3.根据权利要求2所述的铁电拓扑畴结构的制备方法,其特征在于:步骤S2中,所述SRO纳米点阵列底电极的刻蚀深度为20~50nm,且刻蚀深度小于所述SRO导电层的厚度。4.根据权利要求1所述的铁电拓扑畴结构的制备方法,其特征在于:步骤S3中,所述的菱方相的BFO薄膜厚度为50nm。5.根据权利要求1所述的铁电拓扑畴结构的制备方法,其特征在于:步骤S2包括以下步骤:S21:在盛满去离子水的培养皿中滴入直径为500nm的PS小球与乙醇的混合溶液,加入分散剂,使PS小球在去离子水表面呈单层紧密排列;S22:将步骤S2制得的样品用氧等离子体处理3分钟;S23:用镊子将处理后的样品置于单层PS小球下方,然后轻轻地水平提出;待水分自然蒸发后,SRO薄膜表面形成一层单层紧密排列的PS小球;S24:将附有PS小球掩模板的SRO薄膜样品放置于氧等离子体刻蚀机中处理40~50分钟,从而削小PS小球的直径,使紧密排列的PS小球分离;S25:将步骤S24得到的样品置于离子束刻蚀机中进行刻蚀;S26:去除残留的单层PS小球掩模板,得到有序的SRO纳米点阵列底电极。6.根据权利要求5所述的铁电拓扑畴结构的制备方法,其特征在于:步骤S25中,在真空度为8.0×10‑4Pa,室温条件下,保持离子束刻蚀系统的阴极电流为17.8A,阳极电压为50V,屏极电压为300V,加速电压为250V,中和电流为13A,偏置电压为1.2V,进行刻蚀90秒。7.根据权利要求5所述的铁电拓扑畴结构的制备方法,其特征在于:步骤S26中,将步骤S25得到的样品分别置于氯仿、酒精以及去离子水中浸泡并用超声清洗15~20分钟,取出后用氮气枪吹干,再用低功率氧等离子清洗表面4~6分钟,即可得到有序的表面干净的SRO纳米点阵列底电极。8.根据权利要求1所述的铁电拓扑畴结构的制备方法,其特征在于:步骤S1中,脉冲激光沉积法的制备参数为:能量为300mJ/cm3,脉冲频率为8Hz,温度为660℃,氧气压为15Pa。9.根据权利要求1所述的铁电拓扑畴结构的制备方法,其特征在于:步骤S3中,脉冲激光沉积法的制备参数为:能量为300mJ/cm3,脉冲频率为8Hz,温度为730℃,氧气压为20Pa。10.一种铁电拓扑畴结构,其特征在于:采用如权利要求1~9任一项所述的制备方法制备而成,其为面外具有“十字形”缓冲畴的中心型拓扑畴结构,并且面内具有一个相反衬度的条带畴。2CN114843398A说明书1/5页一种铁电