转变PbTiO3/SrTiO3超晶格材料的涡旋畴的方法

技术领域

本发明属于铁电存储领域。具体地，本发明涉及转变PbTiO

背景技术

由于人类社会的发展和科技的进步对存储容量的要求越来越高，传统的场效应晶体管或者磁存储容量已经接近极限，迫切需要新的高容量存储材料。而铁电存储具有速度快，功耗低的特点，因此也受到越来越多的关注和研究。

铁电涡旋畴是电极化矢量连续旋转形成涡旋的结构，不同于传统铁电畴的是，涡旋畴尺寸只有4纳米左右，用于存储时，能够将现有铁电存储的容量提高5个数量级左右，达到48×10

对于铁电涡旋畴，必须要知道涡旋畴在外场下的响应。计算机存储包括两个过程，首先是存入数据，这与计算机的二进制相关，因此需要两个态，对应计算机的‘0’和‘1’。涡旋畴可以做一个态，涡旋畴在力场作用下转变成面内畴可以当做另一个态，这样就实现了存入数据的基本条件。另一个过程是读取数据，由于涡旋畴和转变后的面内畴对光信号的响应不同，例如涡旋畴的二次谐波信号比面内畴低，因此用光信号可以读出存储的态是‘0’还是‘1’，进而知道存储的数据状态。

由于涡旋畴的尺寸太小，一般的实验手段比如X射线很难精确研究其翻转过程，现有的研究都只是停留在理论阶段。涡旋畴的动力学过程在实验上还很欠缺，比如涡旋畴在外场下能否变化，如何变化，变化后的结构是什么，这些信息对实现存储是非常重要的。本发明采用原位电镜的手段来实现和检测涡旋畴转变成面内畴的过程。

发明内容

本发明的目的在于提供一种转变PbTiO

本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的。

在本发明的上下文中，术语“PbTiO

本发明提供一种转变PbTiO

优选地，在本发明所述的方法中，所述压强为0.4-0.6GPa。

在本发明所述的方法中，如果压强小于0.4GPa，涡旋畴无法发生转变；如果压强大于1.0GPa，薄膜会受到损坏，无法恢复。

优选地，在本发明所述的方法中，所述PbTiO

优选地，在本发明所述的方法中，所述PbTiO

优选地，在本发明所述的方法中，所述PbTiO

优选地，在本发明所述的方法中，所述SrRuO

优选地，在本发明所述的方法中，施加压强为0.4-1.0GPa的力是通过包括如下步骤的方法进行的：

(1)将PbTiO

(2)将金属钨针尖作为力学压头装在所述样品杆的另一端的滑块头上，在所述透射电镜中移动钨针尖给所述样品施加0.4-1.0GPa的力。

优选地，在本发明所述的方法中，所述钨针尖采用电化学腐蚀进行了前处理。

优选地，在本发明所述的方法中，所述步骤(1)的制成截面电镜样品是通过包括如下步骤的方法进行的：

将所述PbTiO

本发明的原理：

PbTiO

本发明的有益效果：

本发明首次实现了普通实验手段很难观测到的涡旋畴的力学转变，确定了涡旋畴转变后的畴结构是面内畴。PbTiO

附图说明

以下，结合附图来详细说明本发明的实施方案，其中：

图1为本发明PbTiO

图2中的图2(a)为本发明实施例1制备出的PbTiO

图3为本发明实施例1制备出的PbTiO

图4中的图4(a)为本发明实施例1中所施加的力的大小图；图4(b)为本发明实施例1制备出的PbTiO

图5中的图5(a)为本发明实施例1制备出的PbTiO

图6中的图6(a)本发明实施例1制备出的PbTiO

图7中的图7(a)为本发明实施例1制备出的PbTiO

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述，给出的实施例仅为了阐明本发明，而不是为了限制本发明的范围。

本发明的方法示意图如图1所示。图1中，黑色和灰色相间层分别代表了PbTiO

1)用脉冲激光沉积技术生长PbTiO

2)将得到的样品与硅片用M-bond 610胶对粘，加热固化一个半小时后，切成1mm厚，用制样工具在砂纸上研磨，然后将所述硅片磨至30μm厚，此时硅片透红光；然后固定在钼环上，移至离子减薄仪中减薄，减薄电压3KeV，枪的角度为6度，减薄出洞后，枪角度换成4度。减薄成功后就获得了可用于透射电镜的截面样品；

3)将获得的截面样品放在原位样品杆的一端，电化学腐蚀的钨针尖放在样品杆另一端的滑块头上充当力学探针；

4)在透射电镜中，调至暗场模式，相机获取暗场像；用(200)

5)用能定量测量力大小的样品杆，重复上述4)步骤，获得定量力的大小；

6)将透射电镜调至衍射模式，移动钨针尖施加压力，相机获取电子衍射像，记录施加力的过程；

7)将透射电镜调至高分辨模式，能清楚看见晶格像，移动钨针尖施加压力，相机获取高分辨像，记录涡旋畴转变的过程；

8)将透射电镜调至扫描模式，能清楚看见原子像，移动钨针尖施加压力，相机获取原子像。

图2中的图2(a)为本实施例制备出的PbTiO

图3为本实施例制备出的PbTiO

图4为本实施例中所施加的力的大小图。图4(a)示出了施加的压强大小。

图5中的图5(a)为本实施例制备出的PbTiO

图5(b)为晶格参数图。初始状态可以清楚的看见超晶格的衍射斑点和在超晶格两边的涡旋畴的衍射斑。随着力场逐渐增加，属于涡旋畴的衍射斑强度变弱，由于衍射斑点强度与涡旋畴数量成正比，因此强度变弱说明力场作用下涡旋畴发生了转变。随着力场继续增加，涡旋畴衍射斑消失，说明区域里大部分涡旋畴已经发生了转变。由衍射斑点，同时计算出面内和面外晶格常数的变化，发现面外方向晶格常数减小，最终导致c/a比小于1，这说明涡旋畴最终转变成了面内畴。

图6中的图6(a)本实施例制备出的PbTiO

图7中的图7(a)为本实施例制备出的PbTiO