铁电薄膜极化性质的理论研究

论文摘要

本论文分别利用Ginzburg-Landau-Devonshire （GLD）理论和Landau-Khalanitkov理论,深入地研究了铁电薄膜的极化性质。首次引入一个物理参量α（描述两种铁电材料物理性能的差异）,研究了由两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。并且通过引入表面过渡层,详细地研究了铁电薄膜的动力学性质。研究结果表明,铁电界面耦合和较大的α值,有利于体系处在铁电相,而表面过渡层的存在不利于体系处于铁电相。通过控制参量α、铁电界面耦合系数、表面过渡层参量,我们会得到不同情况下,铁电双层膜的物理性质,即极化曲线上会出现一个或两个缓台,同时伴随着介电极化率和热释电曲线上会呈现一个或两个峰。随着时间的增长,在电场的振幅、频率、温度以及表面过渡层的作用下,极化将逐渐减小,直至极化发生反转,反转后极化增大。其中电场频率对极化反转作用更加显著。当表面极化小于薄膜内部极化时,在表面过渡层影响增强的情况下,平均极化、剩余极化、矫顽场和反转电流都降低,但不影响极化反转周期；电场振幅增大,使得反转电流增大,反转时间缩短。当表面极化大于薄膜内部极化时,表面过渡层的作用是升高平均极化、剩余极化和矫顽场,并使得反转电流增大,极化反转时间增大；而电场振幅增大,降低反转电流,缩短极化反转时间。

论文目录

• 内容提要
• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 铁电体
• 1.1.1 铁电体的定义及其基本特征
• 1.1.2 铁电体的分类
• 1.2 铁电薄膜
• 1.2.1 铁电薄膜的制备
• 1.2.2 铁电薄膜的发展现状
• 1.3 铁电薄膜的应用
• 1.3.1 铁电存储器
• 1.3.2 移相器
• 1.3.3 热释电探测器
• 1.4 铁电薄膜的研究现状
• 1.5 本论文研究的意义和主要内容
• 第2章 铁电薄膜的理论研究方法
• 2.1 热力学唯象理论
• 2.2 微观理论
• 2.2.1 软膜理论
• 2.2.2 振动-电子理论
• 2.2.3 第一性原理的计算
• 2.2.4 格林函数方法
• 第3章 两种不同组分的铁电双层膜物性的理论研究
• 3.1 引言
• 3.2 理论和模型
• 3.2.1 铁电双层膜模型
• 3.2.2 理论
• 3.3 铁电双层膜的极化特性
• 3.3.1 平均极化与参量α的关系
• 3.3.2 平均极化与参量γ的关系
• 3.3.3 平均极化与界面耦合系数的关系
• s和λ的关系'>3.3.4 平均极化与l_s和λ的关系
• 3.4 铁电双层膜的介电极化率特性
• 3.4.1 平均介电极化率与参量α的关系
• 3.4.2 平均介电极化率与参量γ的关系
• 3.4.3 平均介电极化率与界面耦合系数的关系
• s和λ的关系'>3.4.4 平均介电极化率与l_s和λ的关系
• 3.5 铁电双层膜极化的空间分布
• 3.6 铁电双层膜的热释电性质
• 3.7 本章小结
• 第4章 铁电薄膜动力学性质的理论研究
• 4.1 引言
• 4.2 理论和模型
• 4.3 数值计算结果和讨论
• 4.3.1 铁电薄膜极化的空间分布
• 4.3.2 铁电薄膜平均极化随时间变化的特性
• 4.3.3 铁电薄膜的电滞回线
• 4.3.4 反转电流随时间的变化
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读博士学位期间发表的学术论文及取得的科研成果
• 致谢
• 个人简历