利用SPM技术,通过在SPM针尖上施加常规大小电压的方式诱导LN、LT单晶薄片上极化反转,系统改变环境温度、施加电压的大小、电压形式(直流或不同宽度的脉冲)、作用时间或针尖的扫描速率、相邻极化反转区间距,并利用压电响应和静电力模式考察相应形成的畴区大小、畴区内外的压电特性、畴壁宽度及畴区稳定性等的改变,以获得上述条件对新畴成核、畴壁运动、畴壁应力弛豫等各方面影响的规律,最终获得在LN、LT单晶薄片中实现可控的有序纳米畴阵列的最佳条件,为将光电功能晶体的应用向短波长和小尺寸领域推进提供一种新型微结构可控的光电功能材料及制备方法。
铌酸锂(LN)是一类具有广泛应用价值的光电晶体,其中小周期畴结构的制备可望将该类晶体的应用推广至短波长领域。本项目就如何应用扫描探针显微技术(SPM)在LN晶体中实现有序纳米畴结构的制备进行了系统研究。(1)分别采取扫描极化与定点脉冲极化两种方式在LN单晶中实现电畴反转,并仔细考察了所形成畴区的生长及弛豫特性,发现定点脉冲极化无论是从畴的形态控制还是从成畴寿命而言都是一种较为优越的极化方式。(2)对于定点脉冲极化方式,发现存在一个最小稳定畴区尺寸,并给出了该临界尺寸与晶体厚度的关系。(3)考察了畴区间距对电畴弛豫特性的影响,发现为获得稳定的独立畴区,电畴之间应保持合适的临界距离,而该临界距离又与单个电畴的尺寸密切相关。(4)考察了温度对定点脉冲极化成畴的影响,表明升高温度能显著增强畴壁动性。(5)成功实现了一维、二维可控周期有序畴结构的制备,为将光电功能晶体的应用向短波长、小尺寸领域推进,提供了一种新型可控微结构制备方法。