压电力显微镜对铁电畴调控和观测开题报告

1. 研究目的与意义

1960年，第一台红宝石脉冲激光器出现，因为经典理论光学无法解释有极强光电场的激光在介质中传播时产生的新现象，人们开始对非线性光学理论研究，60年以来，国内外的研究者已取得了较大成就。

寻找非线性材料过程中，人们开始对铁电体进行研究，发现它具有特殊的电畴结构，并且铁电畴在一定条件下可以改变方向，从而可以通过它周期性的畴反转制作调制结构来实现准相位匹配。

而在多种铁电体中铌酸锂晶体是所发现晶体中光学性能最多、指标最好的晶体，具有在人工晶体中罕见的集电光、声光、光弹、非线性和光折变等多种效应于一身的特点，因此具有广泛的应用前景。

2. 课题关键问题和重难点

（1）长晶体过程是一个较大的问题，参考了相关文献发现由于化学计量比的配比会导致在晶体提拉过程中液相中nb含量逐渐增加，从而导致晶体不均匀，并且在晶体生长过程中li的挥发性也会导致这一问题的出现。

（2）铌酸锂晶体在居里温度以上进行提拉生长，降温之后通常都会呈现多畴结构，但是在实际应用中，需要的是单畴晶体，那么利用什么办法实现畴反转，从而实现单畴化，是一个问题。

（3）压电力显微镜在之前的学习之中没有遇到过，所以如何使用和选择合适的反馈参数，在对铁电畴的调控与观测之后进行定量的分析，是一个难题。

3. 国内外研究现状（文献综述）

铁电材料具有一系列特性，如压电性、热电性、铁电性和非线性电光特性等，[1]这些性质使其在现代科学技术中变得非常重要并且有广泛的应用。

因此，铁电材料已经成为国际科学与技术研究中热点领域之一。

铁电材料有两个或两个以上的自发极化取向，并且极化方向可以在外场的作用下从一个方向转变为另一方向，消除外部磁场后，极化依然存在，所以它在存储器方面有重要应用，从八十年代末开始，铁电存储器在计算机工业中的巨大应用前景引起了人们对铁电材料的极大兴趣,而且铁电存储器具有非易失性、切换速度快、耐辐射、低成本、低损耗[2]等特点，在航空航天、军事等领域都有着极大的发展前景。

4. 研究方案

第一步，li2co3和nb2o5充分研磨压块，700℃恒温2小时，再1500℃烧结2小时制取用于单晶生长的铌酸锂粉末。

第二步，单晶粉末放入单晶炉，开始生长。

第三步，对晶体进行单晶衍射测它的结构，看是否是所需晶体。

5. 工作计划

第一学期：第18-21周：查阅压电力显微镜和铌酸锂的相关文献资料，初步了解试验方案和流程，对前人实验经验进行总结，完成开题报告、开题答辩和英文文献翻译。

第二学期：1、第1-3周：制定初步实验方案，设计合成铌酸锂晶体的路径，并且学习压电力显微镜的使用方法，进一步表征化合物的介电、铁电等性质，观测投料比例对长出晶体结构的影响。

3、第4-6周： 寻找有效的结晶方法，用压电力显微镜寻找晶体上的合适畴区对其进行调控和观测，开始准备中期答辩。