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1.0~1.2MHz;在所述的PFM针尖设有导电涂层,所述的导电涂层为Pt/Ir。
6.根据权利要求5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:所述的步骤S3中,找到至少包含两种斜切角的3-4μm2范围区域并使用PFM方法扫描,微调样品放置方向使PFM图像中周期性条带畴与面内垂直方向成45°夹角,并预先使用PFM针尖电压在两个斜切角的交界处将条带畴的局部进行极化。
7.根据权利要求6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:所述的步骤S3中,矢量PFM技术的具体方法是:第一步表征薄膜的初始状态极化分布,第二步表征薄膜的写入状态极化分布,第三步表征样品顺时针旋转90°后的极化分布,第四步分析表征结果确定条带畴的畴结构。
8.根据权利要求7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,在所述的矢量PFM表征薄膜的写入状态极化分布,是预先使用PFM针尖偏压在局域将条带畴的极化翻转,局域极化分两种情形,第一种是在两个斜切角的交界处,第二种是在同一斜切角的内部,这两种情形都在前面所述的3-4μm范围内;第二种情形在写入前顺时针旋转样品10°,写入后再逆时针旋转样品10°进行下一步表征。
9.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S4中,先使用AFM和矢量PFM表征确认条带畴的畴壁位置,然后使用CAFM表征畴壁电流;CAFM施加的电压低于样品的矫顽电压,CAFM针尖设有导电涂层Pt/Ir;。