缺陷层对铁电薄膜性质影响的研究

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铁电薄膜由于具有良好的铁电性、介电性和热释电性,因此它可被广泛地应用在存储器、电容器、感应器和探测器等功能器件中。  本文建立了含有缺陷层和多表面层的铁电薄膜理论模型,基于横场Ising模型,根据平均场近似的方法推导了铁电薄膜的平均极化强度、居里温度、平均极化率和热释电系数的公式,详细讨论了缺陷层参量、多表面层参量和薄膜厚度对铁电薄膜相变、介电和热释电性质的影响。结果表明增强多表面层和缺陷层的赝自旋二体相互作用(Js和Jd)、减小它们的横场参量(Ωs和Ωd)和增加薄膜厚度有利于提高薄膜的平均极化强度和居里温度,从而推动薄膜的介电峰和热释电峰向高温区方向移动。缺陷层层数(nd)和表面层层数(ns)对薄膜的平均极化强度、居里温度、介电峰和热释电峰的位置的影响与Jd/Ja和Js/Ja的比值有关(Ja为体材料层的赝自二体相互作用)。此外,在Jd/Ja<1的前提下,当Js/Ja较小时,缺陷层参量(nd、Jd和Ωd)对薄膜Js-Tc相图的影响占主要地位,而当Js/Ja较大时,多表面层参量(ns、Js和Ωs)对薄膜Js-Tc相图的影响起主导作用。同时,缺陷层参量和多表面层参量能改变薄膜极化强度的空间分布。本论文的研究成果不但丰富了铁电薄膜的理论研究内容,而且在探索和改良器件性能方面也提供了一定的理论指导。
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