极化X切薄膜铌酸锂的二阶谐波显微镜：理解对比度机制

摘要： 近年来，薄膜铌酸锂引起了广泛关注，理解周期性极化薄膜对基础物理研究和器件开发都至关重要。二次谐波（SH）显微镜技术能够无损地可视化分析铁电畴结构与畴壁。虽然该技术在块体铌酸锂中已得到充分理解，但薄膜中的二次谐波显微镜成像主要受界面反射和共振增强效应影响——这些效应与薄膜厚度及衬底材料密切相关。我们基于完整的三维聚焦计算并考虑界面反射效应，对x切型铌酸锂薄膜的二次谐波显微镜成像进行了全面分析。研究表明：背向反射中的主导信号源自通过反射观测到的共传播相位匹配过程，而非像块体样品那样直接检测反向传播信号。我们通过将畴壁简化为无延伸的?χ(2)至+χ(2)区域过渡模型，模拟了畴结构的二次谐波特征信号。该模型不仅能解释薄膜构型中畴结构的主要观测现象，尤其能清晰区分完全反转与部分深度反转的区域——这是通过薄层极化薄膜的二次谐波信号实现的。