钨酸铋薄膜的二维铁电性及其厚度依赖的铁电极化

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本文主要介绍了一种同时具有铁电性和铁弹性的多铁性氧化物Bi2WO6薄膜的脉冲激光生长与铁电性质表征。首先在常用的氧化物衬底Sr Ti O3(001)衬底上成功外延了高质量的沿c轴生长的Bi2WO6薄膜,使用压电力显微镜证明了其沿面内四个方向的铁电极化,可以利用针尖对样品表面施加的局域电场来调控其面内铁电极化方向。将Bi2WO6薄膜生长在Nd Ga O3(110)衬底上时,由于Bi2WO6与衬底Nd Ga O3(110)之间极小的晶格失配,Bi2WO6薄膜可以在Nd Ga O3(110)衬底上实现完美的层状外延生长,利用透射电子显微镜和压电力显微镜证明这是一个具有二维铁电性的氧化物体系。在Nd Ga O3(110)衬底上生长的Bi2WO6薄膜的厚度逐渐增加时,发现薄膜厚度在大约20 nm以上时本来沿c轴生长的只有面内铁电极化的Bi2WO6薄膜出现了反常的面外铁电极化信号,结合球差校正的透射电子显微镜发现在20 nm以上厚度的Bi2WO6薄膜中会出现随机分布的氧化钨插层,这被认为是面外铁电极化信号出现的原因。通过调控Bi2WO6薄膜外延的衬底和生长条件,可以生长出各种形状奇异的Bi2WO6纳米结构,这些纳米结构与严格外延的钨酸铋薄膜有着迥异的铁电极化行为,经过进一步的实验研究也许可以使其展现更多新奇的物性。
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