非铁电活性层对铁电薄膜性质影响的理论研究

【摘要】： 随着对铁电薄膜性质研究的深入,人们发现许多铁电薄膜随着厚度的减小,它的一些物理性质严重偏离体材料。目前,引起这种现象的原因被广泛地认为是由于夹在电极和薄膜之间“dead layer”(非铁电活性层)的存在而导致的。“dead layer”是指表面层处介电常数很低并且没有铁电性这一层。并且认为“dead layer”存在的情况下,铁电薄膜劈裂为畴结构,随着“dead layer”厚度的增加,出现了多畴态的突变现象。 本论文在朗道相变理论的框架下,利用推广了的Gingzburg-Landau-Devonshire (GLD)自由能理论,在过渡层和非铁电活性层存在的情况下,引入了周期性的畴结构。在研究中我们发现过渡层和非铁电活性层对薄膜性质产生了很大的影响,由于它们的存在使整个薄膜的极化强度降低,而且分布不均匀;使矫顽场和剩余极化减小,电滞回线的倾斜度也增大;降低了铁电薄膜的相变温度;使热释电系数的峰值对应的温度向低温区移动,不利于拓宽热释电材料的工作温区;降低了平均极化率的峰值所对应的温度。