外延Ba-,x-Sr-,1-x-TiO-,3-薄膜熱力學(xué)性質(zhì)的研究.pdf

1、應(yīng)力是影響外延鐵電薄膜的本征機(jī)制，內(nèi)部應(yīng)力包括正應(yīng)力和剪應(yīng)力，而正應(yīng)力有張應(yīng)力和壓應(yīng)力之分。當(dāng)基底晶格參數(shù)大于薄膜晶格參數(shù)時，材料內(nèi)部會產(chǎn)生張應(yīng)力；基底晶格參數(shù)小于薄膜晶格參數(shù)時，意味著壓應(yīng)力的出現(xiàn)。當(dāng)鐵電材料外延生長于較厚的基底上時，剪應(yīng)力的影響可以忽略。因為內(nèi)部應(yīng)力的影響，外延BaxSr1-xTiO3薄膜將出現(xiàn)五個低溫結(jié)構(gòu)相，這有別于體材料的三個結(jié)構(gòu)相，類似的影響也存在于外延的Pb(zrxTi1-x)O3薄膜中；當(dāng)計入結(jié)構(gòu)序參量時，

2、SrTiO3外延薄膜中將出現(xiàn)八個結(jié)構(gòu)相，其中包括五個鐵電相。對于外延組分梯度的BaxSr1-xTiO3薄膜，當(dāng)考慮內(nèi)部應(yīng)力的影響時，上下組分梯度薄膜將表現(xiàn)出不同的介電性質(zhì)?！　”疚脑诶实?德文希爾唯象模型的基礎(chǔ)上，通過計入薄膜內(nèi)部應(yīng)力和與極化有關(guān)的應(yīng)力作用，考慮了鐵電序參量和應(yīng)力之間的耦合作用，并運(yùn)用了應(yīng)力邊界條件，獲得了外延單疇的Ba0.6Sr0.4TiO3薄膜生長在較厚的立方基底MgO和LaA1O3上時，應(yīng)力對處于四方C相(P1=

3、P2=0，P3≠0)的薄膜介電非線性的影響，其中應(yīng)力的改變是薄膜的厚度和沉積溫度變化的結(jié)果。在朗道-金茲堡-德文希爾理論的基礎(chǔ)上，通過考慮鐵電序參量和氧離子位移引起的結(jié)構(gòu)序參量以及雙軸應(yīng)力之間的耦合機(jī)制，我們討論了外延的量子順電體SrTiO3在不同結(jié)構(gòu)相的低溫?zé)崃W(xué)性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)了應(yīng)力可以引入鐵電性，氧離子位移的引入可以合理的解釋實(shí)驗發(fā)現(xiàn)的“弱峰”現(xiàn)象。在橫場伊辛模型的基礎(chǔ)上，利用無規(guī)鍵模型考慮摻雜，運(yùn)用平均場理論，并引入了呈指數(shù)衰減的應(yīng)力