[发明专利]一种铁电拓扑畴结构及其制备方法

权利要求书

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。