The invention discloses a characterization method of conductivity regulation in ferroelectric nano dot array, which belongs to the technical field of nano ferroelectric material preparation and micro nano characterization. The high-density nano dot array is obtained by ion beam etching ferroelectric thin film; the domain structure of ferroelectric topological domain is obtained by vector piezoelectric microscopy; the conductive channel in nano dot is observed by conductive atomic force microscope The two-dimensional current image shows that the conductive area in a single nano point is tens of nanometers, and these conductive channels have the characteristics similar to metal conduction; the combination of piezoelectric microscope and conductive atomic force microscope can obtain the regulation of polarization on conductivity; it can be used to develop non-volatile, high-density ferroelectric random access memory; the central domain structure of nano point is to study ferroelectric topology At the same time, the conductivity of the nano dots can be controlled by polarization reversal, and the characterization method can visualize the control, improve the intuitiveness and reliability of the data.
【技术实现步骤摘要】
一种铁电纳米点阵列中导电性调控的表征方法
本专利技术属于纳米铁电材料制备和微纳表征
,具体涉及一种铁电纳米点阵列中导电性调控的表征方法。
技术介绍
随着互联网、大数据的快速发展,基于铁电材料的存储器件因为具有非易失性、高速、低功耗、高擦写次数等特征,成为新一代存储器件的候选。目前市场对存储器件的存储密度、集成度、小型化要求不断提高,集成于其中的铁电体的厚度、维度不断降低,在纳米尺度将铁电材料的性能可视化面临困难。而在导电性方面,铁电畴壁的导电增强、光伏效应为铁电材料带来丰富物理的同时,也对纳米铁电制备、表征提出了新要求;阻变存储器利用了极化反转改变导电性,但是大部分相关文献都是给出I-V曲线,测量过程中伴有很多随机性因素,因此可靠性程度不高,也不及二维图像的可视化程度高。新型纳米铁电材料制备、表征方法的研究,有利于铁电材料的器件开发与检测,为准确解释实验现象提供数据支撑,为研发新型表征技术提供思路。将铁电材料中极化对导电性的调控进行可视化表征的研究层出不穷,包括在畴壁静态导电的基础上研究动态导电特性,在异质界面处探测二维电子气,变换电容器结构中的铁电介电层、上下电极以研究阻变特性,但是在数据可视化方面各自有其局限性。其中,铁酸铋(BiFeO3,简写为BFO)这种材料不含铅,是一种绿色环境友好型的材料;其居里温度为830℃,(111)方向的剩余极化值为100μC/cm2,是很好的铁电或压电材料;它是第一个在其薄膜中发现畴壁导电的材料,蕴含丰富的物理。目前,表征BFO纳米结构中极化对 ...
【技术保护点】
1.一种铁电纳米点阵列中导电性调控的表征方法,其特征在于:包括如下步骤:/nS1:使用离子束刻蚀方法刻蚀BFO薄膜,获得高密度BFO铁电纳米点阵列;/nS2:采用压电力显微镜PFM表征方法对高密度BFO铁电纳米点阵列表征,获得初始状态下纳米点的畴结构;/nS3:采用导电原子力显微镜CAFM表征方法对高密度BFO铁电纳米点阵列表征,获得初始状态下纳米点的导电特性;/nS4:联合压电力显微镜PFM表征方法与导电原子力显微镜CAFM表征方法对高密度BFO铁电纳米点阵列进行表征,获得纳米点阵列的极化翻转前后的导电性特征,将极化对导电性的调控可视化。/n
【技术特征摘要】
1.一种铁电纳米点阵列中导电性调控的表征方法,其特征在于:包括如下步骤:
S1:使用离子束刻蚀方法刻蚀BFO薄膜,获得高密度BFO铁电纳米点阵列;
S2:采用压电力显微镜PFM表征方法对高密度BFO铁电纳米点阵列表征,获得初始状态下纳米点的畴结构;
S3:采用导电原子力显微镜CAFM表征方法对高密度BFO铁电纳米点阵列表征,获得初始状态下纳米点的导电特性;
S4:联合压电力显微镜PFM表征方法与导电原子力显微镜CAFM表征方法对高密度BFO铁电纳米点阵列进行表征,获得纳米点阵列的极化翻转前后的导电性特征,将极化对导电性的调控可视化。
2.根据权利要求1所述的一种铁电纳米点阵列中导电性调控的表征方法,特征在于:S1中,离子束刻蚀方法使用阳极氧化铝模板辅助,先将阳极氧化铝模板覆盖于预先制备好的BFO薄膜上,然后使Ar+离子束穿过阳极氧化铝模板孔洞刻蚀BFO薄膜。
3.根据权利要求2所述的一种铁电纳米点阵列中导电性调控的表征方法,特征在于:所述的刻蚀的条件为在真空度为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13.0A,偏置电压为1.2V,刻蚀进行3~4分钟。
4....
【专利技术属性】
技术研发人员:翟俊杰,李忠文,南峰,袁玮,周鸿富,孙大钞,
申请(专利权)人:淮阴工学院,
类型:发明
国别省市:江苏;32
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