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复合铁电薄膜性质的理论研究

刁雪岩  
【摘要】:由于人工铁电复合薄膜种类的不断扩大,以及它具有不同于单一体材料的许多优良特性,使人工复合薄膜具有十分广泛的应用前景。因此研究人工复合铁电薄膜的热释电性和其他一些性质具有十分重要的理论意义和现实意义。 本文应用Ginzburg-Landau-Devonshire(GLD)热力学唯象理论,针对二级相变,就我们所研究的理论模型引入描述薄膜内部组成的局域结构函数,构建了复合铁电薄膜的GLD自由能公式,通过数值计算探讨温度、电场对薄膜极化强度、热释电系数、电滞回线、极化率的影响。 在研究中我们发现由于两种铁电性材料的复合,使薄膜内部成为一个不均匀体系,在两种材料之间形成一个过渡层。复合材料之间的很薄的一层过渡层能够影响到整个铁电薄膜体系的极化强度的分布。铁电性较弱的材料对铁电薄膜内的极化强度分布有很大的影响,降低了整个体系的平均极化强度、相变温度,并使得热释电系数出现两个峰值。由于铁电性较弱的材料的相变,引起铁电薄膜平均极化强度发生突变,电滞回线出现台阶状的跳跃。随着电场的增大,复合铁电薄膜的极化率会随之减小。适当提高薄膜的温度,我们可以获得较大的极化率,但是却以薄膜铁电性的降低为代价的。


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