[发明专利]一种有序铁电拓扑畴结构阵列的制备方法

权利要求书

1.一种有序铁电拓扑畴结构阵列的制备方法，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：选择Zr:Ti＝7:3的PZT靶材，采用脉冲激光沉积法在SRO导电层上沉积一层菱形相PZT薄膜；脉冲激光沉积法的制备参数为：能量为45mJ/cm³，脉冲频率为5Hz，温度为575℃，氧气压为15Pa；

S3：转移单层PS小球至PZT薄膜表面作为掩模板，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，得到有序的菱形相PZT纳米点阵列，其为四周极化向下中心极化向上的中心型拓扑畴结构。

2.根据权利要求1所述的有序铁电拓扑畴结构阵列的制备方法，其特征在于：步骤S2所述的菱形相PZT薄膜厚度为80nm。

3.根据权利要求1所述的有序铁电拓扑畴结构阵列的制备方法，其特征在于：步骤S1所述的SRO导电层厚度为5～50nm。

4.根据权利要求1所述的有序铁电拓扑畴结构阵列的制备方法，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紧密排列；

S32：将步骤S2制得的样品用氧等离子体处理3分钟；

S33：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，PZT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PZT薄膜样品放置于氧等离子体刻蚀机中处理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，得到有序的菱形相PZT纳米点阵列，其为四周极化向下中心极化向上的中心型拓扑畴结构。

5.根据权利要求4所述的有序铁电拓扑畴结构阵列的制备方法，其特征在于：步骤S35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。

6.根据权利要求4所述的有序铁电拓扑畴结构阵列的制备方法，其特征在于：步骤S36中，将样品放置于异丙醇溶液中超声清洗10～15分钟，取出后用氮气枪吹干，即可得到大面积有序的菱形相PZT纳米点阵列。

7.根据权利要求1～6任一项所述的有序铁电拓扑畴结构阵列的制备方法，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56mJ/cm³，脉冲频率为5Hz，温度为680℃，氧气压为15Pa。