双层铁电薄膜的性质研究

利用推广的Ginzburg-Landau-Devonshire(GLD)理论,研究了二级相变双层铁电薄膜的界面对其性质的影响.结果表明:界面的影响是减小两层中的自发极化的差别,改变一种铁电层的相对厚度会使整个薄膜的平均自发极化发生改变;电滞回线的特性与体材料的电滞回线的特性基本一致.     

双层铁电薄膜性质的研究

利用推广的Ginzburg-Landau-Devonshire(GLD)理论,研究二级相变双层铁电薄膜界面对铁电薄膜性质的影响.     

双层铁电薄膜性质的研究

利用推广的Ginzburg-Landau-Devonshire(GLD)理论,研究突变型和缓变型二级相变双层铁电薄膜界面对铁电薄膜性质的影响.     

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.     

基于DSP的铁电薄膜参数测试系统设计

介绍了铁电薄膜电滞回线测试原理和漏电流失真补偿算法,重点对该算法在测试系统中的应用进行了研究.用改进后的测试系统对Pb(ZR0.53Ti0.47)O3(PZT)铁电薄膜进行了测量,结果表明:改进后的测试系统能精确显示铁电薄膜的电滞回线曲线.     

铁电薄膜的介电性质

基于平均场近似的软模理论,研究了含有表面过渡层的铁电薄膜介电函数的实部ε'和虚部ε″的随温度变化的动态特性。实验结果表明,随着温度的升高ε'和ε″分别出现两个峰和一个峰。当表面过渡层的作用增大时,薄膜的平均介电常数实部和虚部的峰变宽,峰值降低而且峰位向低温区移动。     

尺寸对铁电双层膜电滞回线的影响

基于平均场近似下的横场伊辛模型理论,研究了含有表面过渡层和两种界面耦合(铁电界面耦合和反铁电界面耦合)的铁电双层膜的电滞回线。研究结果表明,铁电界面耦合时,铁电双层膜电滞回线呈现一个中间回路,而反铁电界面耦合时,呈现三个回路。相互作用强的铁电层厚度对铁电双层膜的电滞回线影响较大。表面过渡层对铁电双层膜电滞回线起到不可忽略的作用。     

铁电薄膜热释电性质的研究

利用Ginzburg-Landau-Devonshire (GLD)热力学唯象理论,对由2种不同铁电材料构成的含有表面过渡层的铁电双层膜体系进行了探讨.通过引入一个描述2种铁电材料物理性能差异大小的物理参量α,并考虑2种铁电材料物理性能的差异,研究了铁电双层膜的热释电性质.结果表明:通过控制参量α的大小,热释电曲线上会呈现1个或2个峰;改变铁电界面耦合系数、参量α以及表面过渡层参量的大小,热释电曲线的峰位向高温区或低温区移动.     

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.     

两表面层铁电薄膜体介质层效应理论研究

基于横场伊辛模型的平均场近似理论,研究了具有两个表面层铁电薄膜的体介质层对整个铁电薄膜相变性质的影响.给出了一个适合于研究任意层数具有两个表面层及体介质层铁电薄膜相变性质的递归公式.研究了体介质层的交换相互作用参量和横场参量对整个铁电薄膜相图的影响,以及交换相互作用参量对横场参量过渡值的影响和横场参量对交换相互作用参量的影响.结果表明,相图中铁电区、薄膜的居里温度、体介质层的横场参量过渡值均随体介质层的交换相互作用参量的增大而增大;体介质层的交换相互作用参量随体介质层的横场参量的增大而增大;而相图中铁电区、薄膜的居里温度却随体介质层的横场参量的增大而减小,并且发现体介质层的交换相互作用参量对薄膜的影响比其横场参量稍大些.最后也给出了两个表面层的交换相互作用对相图的影响.     

PbTiO3多晶及薄膜材料强电场下的电热效应研究

基于Landau-Devonshire的热动力学模型,计算了PbTiO3块体及薄膜材料在铁电相变附近的电热效应。PbTiO3块体在769 K出现了一级铁电-顺电转变。700 K时其矫顽场为25MV·m-1。强的电场使得PbTiO3块体材料的一级相变逐渐转变为二级连续相变,且相变在更高的温度发生。PbTiO3薄膜材料的相变为二级相变,熵值减小,而熵变也相应减少。随着电场的增强,两者的比热容减小,但对应的温度向高温方向移动,2者的熵值却随着电场的增大而增强。对于PbTiO3薄膜来说,随着面内错配度的变化,张应力使相变温度降低,而压应力则相反。计算了PbTiO3块体与薄膜材料的绝热温变与制冷热容,其中块体的绝热温变ΔTad与制冷热容RC最大,分别为4.76 K与94.1 kJm-2K-1。     

一种铁电超晶格的制备及其性能分析

采用射频磁控溅射工艺,制备了三周期铁电超晶格[PZT/LNO]3/Si。对周期结构样品的结晶取向、表面形貌、电滞回线、反射光谱、膜厚等特性的一系列测试分析显示,制备的样品表面较平整,颗粒尺寸均很小,晶格匹配可以诱导择优取向,铁电性能优于单层膜;对光产生了干涉效应,可作为信息存储与传播材料,亦可应用于非制冷红外焦平面器件。     

多晶铁电薄膜的双层结构模型

实验观察发现：多晶钛酸铅铁电薄膜的表面层与体内层有不同的结晶和相变特性。根据实验结果，可假设多晶铁电薄膜具有与铁电微粉类似的特征，将表面层描述为小晶粒低应变层；体内层描述为大晶粒高应变层；所有晶粒均被一薄的非铁电层覆盖。     

蓝宝石衬底上酞菁铜薄膜的生长及相变研究

 采用真空蒸发沉积方法在Al₂O₃衬底上生长CuPc薄膜,用X射线衍射、扫描电子显微镜、紫外-可见光分光光度计多种测试手段表征薄膜的结构,研究不同沉积速率、不同膜厚和衬底温度对CuPc薄膜结构的影响.研究结果表明：CuPc薄膜的晶粒尺寸随沉积速率的增大而减小,薄膜越厚,结晶度越高,CuPc薄膜退火温度约为250℃时发生相变,由原来的亚稳态α-CuPc晶型结构转变为稳定的β-CuPc晶型结构.
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梯度铁电薄膜热释电性质的理论研究

为了探讨提高铁电薄膜热释电性质的理论途径,建立组分梯度铁电薄膜的理论模型,在热力学唯像理论的框架下,引入一个分布函数描述组分梯度的特性,通过改变参数a、外电场的强度及方向等因素,重点研究了组分梯度铁电薄膜的热释电性质.研究表明:薄膜内各组分的梯度分布导致了极化强度的梯度分布;参数a和所施加外电场的情况是影响铁电薄膜性质的两个重要因素,对改变热释电材料的工作温区和探测灵敏度都有显著影响,该论文的研究为铁电薄膜热释电器件的制备及实际应用提供了理论参考依据.     

外推长度对铁电存储材料BaTiO_3薄膜极化分布的影响

基于朗道-德文希尔（Landau-Devonshire）平均场热力学理论,计算并阐述了在非对称的边界条件下外延生长的铁电存储材料BaTiO3薄膜的极化特性,特别研究了外推长度在薄膜由顺电相到铁电相的相变中所表现出来的重要作用,得出铁电薄膜的极化特性及其分布强烈地依赖于外推长度的取值,揭示了外推长度在铁电薄膜的铁电相变中的物理本质.     

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。     

温度对铁电薄膜极化反转的影响

基于Landau-Khalatnikov运动学方程,研究含有表面过渡层的铁电薄膜的极化反转性质与温度的依赖关系。研究结果表明温度的升高会降低铁电薄膜的平均极化,降低反转电流的峰值,并且缩短铁电薄膜的极化反转时间。