[发明专利]一种新型光敏铁电拓扑畴纳米岛的制备方法

权利要求书

1.一种新型光敏铁电拓扑畴纳米岛的制备方法，其特征在于，制备方法包括以下步骤：

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：采用脉冲激光沉积法在SRO导电层上沉积一层菱方相BFO薄膜；

S3：在S2所述的BFO薄膜表面铺展单层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，得到菱方相BFO纳米岛阵列的铁电材料；

S4：紫外光调控：通过压电响应力显微镜和紫外光诱导所述菱方相BFO纳米岛阵列铁电材料发生畴结构演化，获得具有中心汇聚畴结构的光敏铁电拓扑畴纳米岛；包括以下步骤：

S41：采用压电响应力显微镜的导电探针对S3获得的铁电材料施加-4.0V的偏压，初始的畴结构为面外向下的三角形71°畴，通过施加高于其矫顽场的负向电压使其极化翻转成为面外向上的Z字型71°畴；再采用365nm-525nm波长的紫外光照射样品表面, 单次照射时间为100ms，样品产生向电中心汇聚的四象限中心型拓扑畴，该中心汇聚拓扑畴是由两条导电畴壁交汇而成，其交汇中心形成一维拓扑缺陷；

S42：采用导电原子力显微镜对通过紫外光照射前后的样品进行表征，获得样品在紫外光照射前后的导电特性；

S43：采用开尔文探针显微镜对样品表面电势的变化进行表征。

2.根据权利要求1所述的新型光敏铁电拓扑畴纳米岛的制备方法，其特征在于，步骤S2所述的菱方相BFO薄膜厚度为30nm。

3.根据权利要求1所述的新型光敏铁电拓扑畴纳米岛的制备方法，其特征在于，步骤S1所述的SRO导电层厚度为20nm-40nm。

4.根据权利要求1所述的新型光敏铁电拓扑畴纳米岛的制备方法，其特征在于，步骤S3包括以下步骤：

S31：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排列；

S32：将步骤S2制备得到的BFO薄膜用氧等离子体处理3分钟；

S33：用镊子将处理后的BFO薄膜样品置于单层PS小球下方，然后缓慢地水平提出；待水分自然蒸发后，BFO薄膜表面形成一层单层紧密排列的PS小球；

S34：将附有PS小球掩模板的BFO薄膜放置于氧等离子体刻蚀机中刻蚀处理25-35分钟，从而削小PS小球的直径，使紧密排列的PS小球分离；

S35：将步骤S34得到的样品置于离子束刻蚀机中进行刻蚀；

S36：去除残留的单层PS小球掩模板，得到有序的菱方相BFO纳米岛阵列。

5.根据权利要求4所述的新型光敏铁电拓扑畴纳米岛的制备方法，其特征在于，步骤S35中，在真空度为8.0×10^-4 Pa，室温条件下，保持离子束刻蚀系统的阴极电流为15.7A，阳极电压为50V，屏极电压为250V，加速电压为250V，中和电流为13A，偏置电流为1.2A，进行刻蚀3-4分钟。

6.根据权利要求4所述的新型光敏铁电拓扑畴纳米岛的制备方法，其特征在于，步骤S36中，将步骤S35得到的样品分别放置于氯仿、酒精以及去离子水中浸泡8-12分钟，每次浸泡后均超声5分钟，用氮气枪吹干，再用低功率氧等离子清洗表面4-6分钟，即可得到有序的菱方相BFO纳米岛阵列。

7.根据权利要求1-6任一项所述的新型光敏铁电拓扑畴纳米岛的制备方法，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680℃，氧气压为15Pa。

8.根据权利要求1-6任一项所述的新型光敏铁电拓扑畴纳米岛的制备方法，其特征在于，步骤S2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680℃，氧气压为15Pa。