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.     

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...     

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.     

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.     

用横场伊辛模型研究退极化场对铁电薄膜的影响

考虑到退极化场对铁电薄膜性质的影响,提出了一个改进的横场伊辛模型,在平均场理论的框架下研究了薄膜的一系列铁电行为.计算结果表明退极化场使薄膜的自发极化曲线更加平坦,膜的极化变得更加均匀,得到了与朗道—金兹堡理论的一致结果.     

铁电双层膜极化与介电极化率的尺寸效应

利用平均场近似下的横场伊辛模型理论,研究含结构过渡层与界面耦合(铁电界面耦合和反铁电界面耦合)的铁电双层膜的尺寸对其极化与介电极化率的影响。研究结果表明:极化与介电极化率随温度的变化曲线呈现不同性质,强烈地依赖于构成铁电双层膜的两铁电层的厚度。     

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.     

非理想表面层对一级相变铁电薄膜性质的影响

应用Ginzburg-Landau-Devonshire(GLD) 理论研究了 非理想表面对夹持在两个金属电极间的一级铁电薄膜性质的影响. 结果表明, 非理想表面层的存在降低了一级铁电薄膜的铁电相变转变温度, 当两个表面层不对称时, 铁电薄膜的电滞回线失去了中心对称性.     

自旋1/2铁电膜表面和平均磁化强度的理论计算

利用在层内采用Bethe Peierls近似、层间采用平均场近似的方法,计算了6个原子层和20个原子层构成的自旋1/2铁电膜的磁化强度·发现在不同的表面耦合强度下,薄膜的表面磁化和平均磁化有明显的不同,表面耦合强度小,表面磁化弱于整体磁化,否则表面磁化强于整体磁化,但薄膜的表面和整体具有相同的转变温度·对于较厚的薄膜,系统的整体磁化受表面耦合强度影响小,但在转变温度附近,强的表面耦合强度会带动薄膜的整体磁化·横向场抑制薄膜的自发磁化·     

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.     

准同型相界钛酸铋钠基无铅铁电薄膜的制备及其性能研究

发展环境友好的传感器、存贮器及换能器用铁电与压电薄膜是当前的研究热点之一．采用脉冲激光沉积（PLD）的方法,通过优化制备工艺,引入La0.6Sr0．4CoO3（LSCO）作为缓冲层,在Pt／Ti／SiO2／Si衬底上制备了准同型相界组分掺杂微量Mn元素的Bi0.5Na0.5TiO3-BaTiO3 34薄膜,并对其相结构、微观形貌、铁电、介电等性能进行了研究．结果表明：该薄膜具有纯钙钛矿结构,结构致密,显示出良好的电性能,其中剩余极化可达到1．15×10-1C·m^-2,1kHz下薄膜的相对介电常数约1000．     

薄膜厚度对1-3型BaTiO3-CoFe2O4多重铁性薄膜相变温度的影响

基于热动力学理论,通过对演化方程的线性稳定分析,确定了1-3型BaTiO3-CoFe2O4(BTO-CFO)多重铁性复合材料中的铁电、铁磁相变温度.考虑系统中基底与薄膜之间及薄膜内铁电相、铁磁相之间的内应力和外应力的弹性耦合,确立了顺电到铁电/铁磁地相变临界温度地解析式.临界温度与两相体积分数、基底、薄膜的晶格尺寸、薄膜两相的材料性能及薄膜厚度都有很大关系.两相的相变临界温度可以通过调节体积分数及薄膜厚度进行控制.     

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。     

应变诱导外延Ba0.6Sr0.4TiO3薄膜铁电介电性能的频率依赖特性

基于修正的Landau-Devonshire唯象理论和Landau-Khalatnikov方程，研究了不同失配应变下外延Ba_0.6Sr_0.4TiO₃薄膜相稳定性和频率依赖的铁电介电性能。结果表明:室温下铁电c相、正交aa相和顺电相为稳态相且均为二级相变；在0.1 kHz的外加电场频率下，压应变增加了c相的面外剩余极化强度(P_r)和矫顽场(E_c)，而拉应变增加了aa相的面内剩余极化强度和矫顽场。此外，随着频率的增加，相界处P_r和E_c均增加，介电常数呈先快速后缓慢的下降趋势，最大调谐率逐渐减小且相应失配应变逐渐趋于零，这主要归因于频率的增加导致相变温度(ΔT_c)升高。进一步计算显示，面外的失配应变移动、调谐率降低和ΔT_c分别为0.017%、10.6%、7.3 ℃，其与面内结果(0.019%，9.7%，7.7 ℃)相近。     

水基热分解法制备钛酸铅系薄膜

采用水基热分解法在ＳｉＯ２／Ｓｉ基底上制备了钛酸铅和掺镧钛酸铅铁电薄膜。详细研究了以水为溶剂，将铅盐和钛醇盐等直接加入到溶剂中制成先体溶液，测量溶液的ＤＴＡ－ＴＧＡ曲线和透光率曲线；对薄膜作ＸＲＤ和ＳＥＭ分析，并对其结果进行了简要讨论了测量了室温下薄膜介电性能和铁电性能。