利用压电力显微镜进行铁电畴调控开题报告

1. 研究目的与意义

近年来，随着国家的发展以及人民生活水平的提高，人们对平时生活用品的功能有了更高的要求，而平时的生活用品和材料息息相关，材料性能的好坏决定物质的好坏。如今高性能的铁电材料是一类具有广泛应用前景的功能材料，因其具有铁电性、压电性、热释电性以及非线性光学效应等特性，在许多领域有着极其重要的应用，铁电畴是其物理基础，铁电畴的结构及其运动规律直接决定了铁电体物理性质及其应用方向。如何准确的探测铁电畤,是铁电物理学研究中的重要内容。压电力显微镜(PFM)与其它铁电畴的研究方法如偏光显微镜、表面腐蚀、粉末花样技术、扫描电子显微镜和透射电子显微镜等相比,具有制样简单(试样无需预处理)、操作环境简易(在大气环境下即可进行)、成像迅速(扫描及成像同步进行)、铁电畴分辨率高(纳米级分辨率)以及畴结构无损伤等显著的优点,现已成为探测和控制铁电畴结构强有力的研究手段。本课题用不同的PFM探针、测试参数、扫描控制台参数等获取铁电薄膜及纳米阵列的电畴图像,对PFM在探测纳米尺度铁电畴时电畴图像失真的机理进行研究,探索了避免电畴图像失真的技术措施,为无失真纳米尺度电畴的探测提供了重要的理论与实验依据。

2. 课题关键问题和重难点

（1）在测量其介电性质的时候，其介电图像与很多因素有关，温度升高的稳定性，溶剂挥发速率等，这些很难控制稳定。由于这些因素，我们需要对介电图像进行判别，从而判断是否有可能发生铁电相变。

（2）在制备薄膜的时候，有两种方法：甩膜法和滴涂法。使用这两种方法所设定的温度和所配溶液的浓度会影响溶剂的挥发速率，从而间接影响晶体生长情况。我们一般需要的是能够连续生长的晶体薄膜，这样我们在压电力显微镜的下便能观察到清晰，漂亮的畴。所以寻找合适的温度，配备合适的浓度是一个关键问题和难点所在。

（3）在利用压电力显微镜的时候，需要不断的进行寻找和扫描才能找到漂亮的畴。而且同种样品在不同条件下制备出的薄膜测出来的畴可能都不一样，故需要通过改变参数和条件来获取可用的畴。

3. 国内外研究现状（文献综述）

晶体[1]（crystal）即是物质的质点（分子、原子、离子）在三维空间作有规律的周期性重复排列所形成的物质。晶态材料分为有序和无序两大类。晶体的有序性是指内部原子按某种周期规律排列，而具有无序性的晶体有玻璃，明胶，塑料等。

晶体内部原子排列的具体形式一般称之为晶格，不同的晶体内部原子排列称为具有不同的晶格结构，所谓的晶体晶格是可以经由平移或其他对称操作后，仍可得到自己本身的晶格。晶格结构又归纳为七大晶系[2]，从而确定晶体学中14种空间点阵形式[3]。在宏观上又可以归结为32种空间点群，在微观上可进一步细分为230个空间群。七大晶系包括：三斜，正交，三方，四方，六方，立方，单斜。

晶体会由于其本身对称性的破缺而发生晶体相变，在一定的温度、压强（有时也在一定的电场或磁场）作用下，固体由一个相到另一个相的转变简称固体相变。然而固体相变中存在顺电-铁电相变。所谓顺电相，是指由正负离子组成的固体，通常情况下周围的负（正）离子的分布都是对称的，总的电偶极矩为零，不存在宏观的自发极化强度，当温度降低至某一定值时，固体中正（或负）离子会发生稍微的位移，使它们周围异性离子的分布不再对称，产生电偶极矩，在宏观上出现自发极化强度，相应于铁电相。原子间化学价键中的电子位置的偏移也可引起电偶极矩。较高温度下电子位置偏移的方向杂乱无章，由此引起的电偶极距的方向也杂乱无章，结果它们相互抵消，不形成宏观的自发极化强度。温度下降至某一定值时电子位置偏移变得有一定次序，形成宏观的自发极化强度，使固体由顺电相转变成铁电相。对于前者相变的铁电体常称为位移型铁电体，对于后者相变的铁电体常称为无序有序型铁电体。其中铁电体的相变温度又称居里温度。我们需要研究的就是后者相变的铁电体。

4. 研究方案

1.制备

（1）方法：该反应按1：1进行，由于该反应属于酸碱反应，直接酸碱中和反应较为剧烈，因此需要加入适当的缓冲溶剂乙醇来降低反应速率，使反应缓慢且充分的进行。向盛有dabco的烧杯中加入适量的乙醇，再放入小磁子，边搅拌边滴加高氯酸hclo4，滴加高氯酸的速度不可过快，防止反应剧烈溢出烧杯外，反应结束后，将反应液过滤3次，并用乙醇洗涤产物，滤纸上留存下来的即为产物dabcoclo4，

（2）产物处理：生成物是白色粉末，由于在反应容器内就已经生成大量的白色絮状物，因此只需反应液过滤，放置于滤纸上在常温下晾干，由于乙醇沸点低易挥发，因此只需过一天，产品便能晾干。随后，取一部分进行后面的操作，剩下的一部分放入装有乙醇溶剂的烧杯进行溶解，长晶体。

5. 工作计划

1月4日~1月17日完成任务书，了解熟悉自己的课题

1月18日~2月20日查文献资料，完成外文翻译及开题报告，和演讲ppt

2月20日~4月1日完成二异丙胺氯等其他物质的初期制备和表征