组分梯度铁电薄膜的热释电性质

建立组分梯度铁电薄膜的理论模型,在唯象理论GLD的框架下,引入一个分布函数描述组分梯度的特性,通过改变相关参数、薄膜的厚度及外电场等因素,研究了组分梯度铁电薄膜的热释电性质.结果表明:组分的梯度分布造成了薄膜内极化强度的梯度分布;相关参数和薄膜厚度是影响铁电薄膜性质的2个重要因素;当施加外电场的方向与薄膜内各组分极化方向相反时,薄膜的平均极化强度和温度的关系呈现出类似一级相变的特性,这一现象对薄膜的热释电性质会造成影响.     

温度梯度铁电薄膜极化性质的理论研究

在平均场近似的理论框架下,采用拓展的横场伊辛模型研究了温度梯度铁电薄膜的极化性质.由于薄膜内部温度的梯度分布引起了铁电畸变,导致薄膜内部弹性热应力增加.因此,同自发极化一样,两赝自旋间的相互作用系数应为坐标的函数.通过引入一个分布函数研究了赝自旋相互作用系数的梯度变化.结果表明:温度梯度和赝自旋相互作用系数的梯度变化是影响体系性质的两个重要因素;参数a和σ的增加都降低了铁电薄膜的极化强度和相变温度;退极化场使薄膜内自发极化的分布变得更加平缓.     

梯度铁电薄膜性质研究

以二级相变铁电材料为例,利用推广的Ginzburg-Landau-Devonshire(GLD)理论,研究不均匀结构对梯度铁电薄膜性质的影响.结果表明:退极化场对于两层薄膜中间的极化影响较小,而在薄膜的两端处影响最大;梯度铁电薄膜的平均极化随膜厚按线性规律变化;在接近相变温度时,自发极化消失,梯度铁电薄膜的这一现象与铁电材料的性质相同.在外场不等于零的情况下,得到的梯度铁电薄膜的电滞回线中心对称.     

温度梯度铁电薄膜的极化偏移特性研究

采用平均场近似下的横场伊辛模型理论,同时考虑了遂穿频率与温度的相互关系,重点研究了BaTiO3温度梯度铁电薄膜的极化偏移特性.研究表明:量子起伏效应对于温度梯度铁电薄膜的性质有重要的影响,在低温区量子起伏效应尤其显著；温度梯度的存在导致了薄膜内部的极化强度的梯度分布；对于下温度梯度铁电薄膜来说,当量子起伏效应达到足够强时,可以改变极化梯度和极化偏移的方向.     

边界条件对温度梯度铁电薄膜极化和相变性质的影响

在平均场理论的框架下,采用横场伊辛模型研究了两种不同的边界条件(自由边界条件和固定边界条件)对温度梯度铁电薄膜极化和相变性质的影响.由于薄膜内部的温度梯度分布导致了铁电畸变,使得薄膜的弹性热应力增加,引入分布函数来描述不同边界条件下赝自旋相互作用强度的变化.通过研究发现自由边界条件下的薄膜的极化强度和相变温度要高于固定边界条件下的薄膜的相应值,同时薄膜厚度和温度梯度的变化对固定边界条件下的铁电薄膜的影响要更加显著.     

人工复合铁电多层膜的极化性质研究

建立了三层铁电复合薄膜的理论模型,采用Ginzburg-Landau-Devonshire(GLD)唯象理论,引入表示不同材料过渡层性质的局域分布函数,重点研究了具有不同相变温度的铁电材料复合而成的铁电薄膜的极化性质.通过改变不同铁电材料的复合方式及不同铁电材料之间过渡层的厚度,计算了铁电多层膜内部的极化强度分布.研究表明,不同相变温度的铁电材料间复合方式以及它们之间的过渡层的厚度对铁电薄膜的极化分布都有着重要的影响,并且存在临界过渡层厚度,其它复合铁电薄膜的极化分布曲线都在取两临界过渡层的曲线之间.     

人工复合铁电多层膜热释电性质的理论研究

建立3种具有不同相变温度的铁电材料垂直于极化方向复合而成的铁电薄膜的理论模型,在ginzburg-landau-devonshire (GLD)唯象理论的框架下展开研究,同时引入局域分布函数来描述不同材料间过渡层的性质,主要研究了复合铁电薄膜的热释电性质.通过改变3种不同铁电材料的复合方式,计算了铁电多层膜内部的极化强...     

钙钛矿型铁电薄膜结构及性能的应变调控

铁电薄膜具有铁电、压电、热释电、光伏效应等多种特性,在换能器、驱动器、传感器、能量收集器、太阳能电池等功能器件中具有广阔的应用前景.铁电薄膜沉积在衬底上,其性能与衬底的约束引起的应变密切相关.如何利用衬底调控铁电薄膜的应变,进而调控其极化状态,是显著提高其性能的关键.综述了近年来利用应变工程调控铁电薄膜性能的研究进展及需要解决的问题.     

基于横场Ising模型插层铁电薄膜相变性质数值计算

基于横场伊辛模型的平均场近似理论讨论了铁电薄膜(中间具有不同材料插入层)二级相变性质.运用该理论,首次推导得到了一个可用于研究任意层数铁电薄膜(中间具有不同插入材料层)的相变性质的递归公式.并运用该公式研究了体材料(A)和插层材料(B)的交换相互作用参量和横场参量对相图的影响.计算结果表明,由于插层材料B参数值的变化,整个铁电薄膜相变性质,不同铁电薄膜层的极化,横场参量过渡值均敏感的发生变化.     

开路和短路电学边界外延铁电薄膜的畴结构及铁电性能

考虑基体对外延铁电薄膜内畴变的约束,采用应力函数方法求解外延铁电薄膜畴变时的本征应力,并结合相场法分析了不同电学边界条件下铁电薄膜的畴结构与极化强度.对短路电学边界下PbTiO_3外延铁电薄膜畴结构的计算表明,由a畴到a/c/a畴转变时的薄膜厚度与采用有限元方法模拟的结果十分接近.通过对开路电学边界下铁电薄膜畴结构的分析发现,由a畴到a/c/a畴转变时的薄膜厚度远大于短路条件下的转变厚度.基体约束引起的应力变化使得薄膜内畴结构出现a畴和a/c/a畴的分层.铁电薄膜的平均自发极化强度随厚度的增加而增加,从a畴向多畴转变后,极化强度有显著的增加.     

锆钛酸铅铁电薄膜的制备及在红外探测器中的应用

研究了敏感元材料锆钛酸铅(PZT)铁电薄膜的制备、结构和性能，并采用半导体光刻工艺和化学腐蚀的方法成功地对PZT铁电薄膜进行了刻蚀，同时采用剥离技术对相应的电极实现了图形化。该研究为铁电薄膜在热释电红外探测器中的应用奠定了基础。     

热释电薄膜在红外探测器中的应用与研究进展

探讨了热释电效应及热释电薄膜红外探测器的工作模式,特别是探测器单元对热释电薄膜的材料与低温生长要求.为了克服薄膜生长过程中较高的基片温度对ROIC的破坏性影响,一方面发展了离子束辅助沉积、外延缓冲层等多种低温生长技术;另一方面发展了复合探测器结构设计,已研制出了性能良好的铁电薄膜非制冷红外焦平面阵列,其NEDT可达20 mK.     

铁电薄膜的制备及其在器件中的应用

综述了铁电薄膜研究的新进展，分析了铁电薄膜不同制备方法的优缺点。重点介绍了铁电薄膜在铁电存储器及热释红外探测器方面的应用。指出了目前铁电薄膜及器件设计研究需要重点解决的一些问题。     

退极化场对Ba0.5 Sr0.5 TiO3外延薄膜的铁电和介电性能的影响

基于Ginzburg-Landau-Devonshire唯象理论,定性研究了在有或无退极化场情形下外延Ba_0.5Sr_0.5TiO₃薄膜的铁电和介电性能随厚度的依赖特性。结果表明:与无退极化场相比,退极化场的存在使薄膜极化强度空间分布更均匀,抑制了系统的平均极化强度,降低了相变温度(ΔT_c),但增加了临界厚度(Δh_c、Δh_m)和调谐率(Δφ),尤其在电极弱补偿情况下更加显著,厚度为100 nm时薄膜的ΔT_c、Δh_c、Δh_m和Δφ分别约为-57.5 ℃、15 nm、40 nm和20%;外延薄膜的介电性能取决于极化强度对外加电场的响应能力,而非极化本身,这一观点可从完全相反的极化强度和调谐率厚度依赖性趋势充分证明。     

Co和Nb掺杂PZT铁电薄膜的制备及性能研究

采用溶胶-凝胶法在LaNiO3／Si衬底上制备了PbCoy（Zrx，Ti1-x）O3（PCZT）与PbCoyNbx（ZrxTi1-x）O3PCNZT）铁电薄膜，实验发现钴掺杂PZT比例为12mol％时，PCZT薄膜具有优良的铁电性和介电性，但是漏电流较大．为了能够很好地弥补PCZT薄膜漏电流太大的缺点，在12mol％Co掺杂的PCZT薄膜中掺入不同比例的Nb（在1mol%～10mol％掺杂范围内），实验结果表明，Nb掺杂比例越大，PCNZT薄膜的漏电流越小，但同时Nb掺杂减小了PCZT薄膜的剩余极化强度和介电常数．     

外电场下PH分子特性和势能函数

采用密度泛函B3P86和单双取代耦合团簇CCSD(T)/cc-PV5Z方法,结合Dunning相关一致五重基cc-PV5Z优化计算外加不同电场下的PH分子结构,同时扫描单点能,获得不同外电场作用下的平衡几何键长、偶极矩、振动频率、红外光谱和势能曲线.结果分析表明,当外加电场时PH分子的物理性质参数和势能曲线都发生了较大变化,且外加反向电场时变化幅度更明显.为了分析外电场效应,本文引入偶极近似理论,构建外电场作用下的势能函数模型,同时编制程序拟合不同外电场下的势能函数,得到拟合参数,进而分析计算临界离解电场参量.结果与数值计算和理论分析较为一致,误差都在2%以内,说明构建的势模型用来研究外电场效应是合理和可靠的.这为进一步分析PH分子在外电场中分子光谱、动力学特性和Stark效应冷却囚禁提供重要的理论参考.     

AlH自由基在外电场中的分子特性和势能函数

在B3P86/cc-PV5Z水平下,研究了AlH自由基分子在不同外电场中的平衡几何、偶极矩和振动频率等物理性质参数,在此基础上设置合适的外场参数,采用高精度能量计算方法CCSD(T)扫描单点能获得其势能曲线.结果表明物理性质参数和势能值随外电场的变化而变化,且在反向电场中变化幅度较大.利用Morse势模型拟合无外场下势能函数,得到的拟合参数与实验值吻合较好,采用偶极近似构建外电场下的势能函数模型,编制程序拟合对应的势能函数,得出拟合参数,进而计算临界离解电场参量,结果与数值计算值较为一致,说明构建的模型是可靠和准确的.这为分析外场下多原子体系势能面、动力学特性和分子Stark效应冷却囚禁提供重要的理论和实验参考.