電極和結(jié)構(gòu)過渡層對(duì)鐵電薄膜介電及熱釋電性質(zhì)的影響.pdf

1、介電性和熱釋電性作為鐵電薄膜兩個(gè)十分重要的基本性質(zhì)，在制備儲(chǔ)能電容器、波導(dǎo)、信息存貯器以熱釋電探測(cè)器等方面都有很重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。近年來關(guān)于鐵電薄膜和以鐵電材料為組分的人工復(fù)合薄膜的飛速發(fā)展又掀起了新的研究熱潮。但是隨之而來的一些復(fù)雜問題也亟待解決，比如薄膜所使用電極的材料，鐵電薄膜的表面效應(yīng)以及人工復(fù)合薄膜內(nèi)部的異質(zhì)結(jié)構(gòu)界面問題，都對(duì)鐵電薄膜的性質(zhì)有重要的影響。這些因素常常影響薄膜的行為，這些影響或是能夠抑制鐵電薄膜的性能，或是有可

2、以被利用的價(jià)值。那么如何控制影響薄膜性能的因素以及如何能夠更合理的利用某些因素，都涉及到制備和使用過程中的許多實(shí)際問題，但是關(guān)于這方面的理論研究報(bào)道并不多見。本論文正是在這樣的應(yīng)用背景下，針對(duì)電極和結(jié)構(gòu)過渡層對(duì)鐵電薄膜的介電性質(zhì)和熱釋電性質(zhì)的影響開展了細(xì)致深入的理論研究，以期為實(shí)際應(yīng)用提供一定的理論參考依據(jù)。
　　關(guān)于鐵電相變的理論，近年來國(guó)際高端研究中所廣泛采用的理論方法方法主要有以下三種： GLD唯象理論，軟模理論以及第一性原

3、理計(jì)算。其中軟模理論在處理有序-無序系統(tǒng)中的主要模型為橫場(chǎng)Ising模型。本論文中采用了宏觀的GLD唯象理論并加以推廣，研究了半導(dǎo)體電極以及金屬電極間的鐵電薄膜和人工復(fù)合鐵電薄膜的性質(zhì)，采用微觀的橫場(chǎng) Ising模型理論研究含有了表面過渡層的鐵電薄膜的表面效應(yīng)問題。論文將兩種方法所研究的相應(yīng)內(nèi)容作以比較，取得了定性上相一致的結(jié)論，進(jìn)一步證明了文中所建立的理論模型以及研究方法的合理性和可靠性。
　　本論文重點(diǎn)研究了電極和薄膜內(nèi)部結(jié)構(gòu)

4、過渡層對(duì)于體系介電及熱釋電性質(zhì)的影響。研究表明半導(dǎo)體電極作為非理想導(dǎo)體電極，由于其內(nèi)部沒有足夠的電荷能夠屏蔽薄膜表面束縛電荷形成的退極化效應(yīng)，將對(duì)體系的性質(zhì)造成很大影響，它降低了體系的極化強(qiáng)度和相變溫度，但提高了鐵電薄膜的極化率和熱釋電系數(shù)。薄膜表面存在的結(jié)構(gòu)過渡層以及人工復(fù)合薄膜內(nèi)部的異質(zhì)結(jié)構(gòu)界面效應(yīng)導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)過渡層，都屬于鐵電薄膜內(nèi)部原生的結(jié)構(gòu)過渡區(qū)，這種原生的結(jié)構(gòu)過渡區(qū)可以導(dǎo)致薄膜的相變溫度高于或低于體材料的相變溫度，改善鐵電薄膜

5、的介電性質(zhì)和熱釋電性質(zhì)。非理想導(dǎo)體電極(本論文中為半導(dǎo)體電極)和結(jié)構(gòu)過渡層這兩個(gè)因素都是影響鐵電薄膜的非理想因素，它們對(duì)于體系的性質(zhì)有某些相似的影響。在用TIM模型研究中，我們發(fā)展了文獻(xiàn)中經(jīng)常采用的單階梯式過渡層模型為漸變的多階梯式過渡層模型，更加真實(shí)的反映了薄膜的實(shí)際結(jié)構(gòu)，這也是本文重要的創(chuàng)新點(diǎn)之一。
　　本論文采用宏觀和微觀兩種理論方法，針對(duì)電極和結(jié)構(gòu)過渡層對(duì)于鐵電薄膜的介電和熱釋電性質(zhì)的影響進(jìn)行了深入的研究，其中取得的很多理