[发明专利]一步模板法制备有序铁电纳米点阵列的方法

权利要求书

1.一步模板法制备有序铁电纳米点阵列的方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：采用脉冲激光沉积法在衬底上沉积高性能外延铁电薄膜；

S2：转移单层PS小球至铁电薄膜表面作为掩模板；

S3：将附有掩模板的衬底用氧等离子体刻蚀处理，得到待刻蚀样品；

S4：将所述待刻蚀样品置于离子束刻蚀机中进行刻蚀；

S5：去除残留的单层PS小球掩模板，得到有序的铁电纳米点阵列。

2.根据权利要求1所述的一步模板法制备有序铁电纳米点阵列的方法，其特征在于：步骤S1中的衬底为单晶衬底，且其满足薄膜外延条件。

3.根据权利要求1所述的一步模板法制备有序铁电纳米点阵列的方法，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S1制备的薄膜用氧等离子体处理3分钟；

S23：用镊子将处理后的薄膜样品置于单层PS小球下方，然后轻轻的水平提出；

S24：待水分自然蒸发后，薄膜表面形成一层单层紧密排列的PS小球。

4.根据权利要求1所述的一步模板法制备有序铁电纳米点阵列的方法，其特征在于：步骤S4中，在真空度为7.0～9.0×10^-4Pa，室温条件下，保持离子束刻蚀系统的阴极电流为14.7～15.0A，阳极电压为50V，屏极电压为250V，加速电压为250V，中和电流为13A，偏置电压为1.2V，进行刻蚀3～4分钟。

5.根据权利要求1所述的一步模板法制备有序铁电纳米点阵列的方法，其特征在于：步骤S5中，将样品放置于氯仿溶液中超声清洗10～15分钟，取出后用氮气枪吹干，即可得到大面积有序的铁电纳米点阵列。

6.根据权利要求1～5任一项所述的一步模板法制备有序铁电纳米点阵列的方法，其特征在于：所述衬底为7％Nb掺杂的(001)方向SrTiO₃(Nb:STO)单晶衬底。

7.根据权利要求1～5任一项所述的一步模板法制备有序铁电纳米点阵列的方法，其特征在于：所述外延铁电薄膜为40nm厚的BiFeO₃薄膜。

8.根据权利要求1～5任一项所述的一步模板法制备有序铁电纳米点阵列的方法，其特征在于：步骤S2中的PS小球的直径为200～1000nm，步骤S3中氧等离子体刻蚀的时间为8～65分钟。

9.根据权利要求7所述的一步模板法制备有序铁电纳米点阵列的方法，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1mJ/cm³，脉冲频率为5～8Hz，温度为660℃，氧气压为15Pa。

10.根据权利要求4所述的一步模板法制备有序铁电纳米点阵列的方法，其特征在于：步骤S4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15.0A，阳极电压为50V，屏极电压为250V，加速电压为250V，中和电流为13A，偏置电压为1.2V，进行刻蚀3～4分钟。