基于基底表面重构的铁性材料物性调控研究

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多孔阳极氧化铝(AAO)由于其稳定的化学性质和绝缘性,在微电子学中有广泛应用,常被当做纳米模板来制备纳米结构,但由于其结构特性只能制备垂直结构纳米材料,这对于进一步的器件应用有限制。因此,有必要进一步研究水平纳米结构。本文选择了与AAO化学性质一致的晶体蓝宝石(Al2O3)作为基底,将m面蓝宝石通过高温退火使其表面重构,其表面会自发分解形成峰-谷结构的沟道,使其成为一种天然的水平纳米模板。为了研究这种水平纳米模板的作用,我们选择了两种铁性材料,无机物VO2和有机物PVDF-TrFE作为代表,分别在模板上生长了水平纳米结构,并研究了模板对这两种物质结构和性质的影响。使用脉冲激光沉积法,在重构蓝宝石基底上生长了VO2薄膜。通过原子力显微镜(AFM)、X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)等手段对薄膜进行了微结构表征,发现在蓝宝石基底沟道的引导生长下,VO2薄膜在沟道两侧实现了双外延生长。VO2的金属-绝缘体转变(MIT)特性往往是人们关注的重点,我们通过范德堡法测试了薄膜温度-电阻(R-T)曲线来表征其MIT特性,发现在重构蓝宝石基片的不同取向,即在沟道的不同方向上,其MIT表现出各向异性。通过化学溶液沉积(CSD)和重结晶法,在重构蓝宝石基底上成功制备了β相PVDF-TrFE纳米结构。通过AFM对其表面形貌进行了表征,在不同厚度的PVDF-TrFE情况下,基底表面引导生长了纳米棒与纳米薄膜结构,并且通过XRD测试表明其都是β相的PVDF-TrFE。通过PFM对其压电与铁电性质进行表征,发现在不同结构下,其铁电性与压电性表现出差异,并且在沟道提供的纳米束缚作用下,其铁电性在面内的表现优于面外。
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