温度梯度铁电薄膜中的量子起伏效应研究

在平均场近似的理论框架下,采用拓展的横场伊辛模型理论,通过研究不同边界条件下的BaTiO3温度梯度铁电薄膜内的极化分布来探讨薄膜内部的量子起伏效应．研究表明：量子起伏效应对温度梯度铁电薄膜的极化性质有重要影响,它显著降低了薄膜内的极化强度;量子起伏效应在薄膜低温区的影响比在高温区的影响显著;对固定边界条件下的薄膜的影响要高于对自由边界条件下的薄膜的影响;对下温度梯度铁电薄膜的影响要大于对上温度梯度薄膜的影响;当量子起伏效应足够强时,下温度梯度铁电薄膜内的极化分布将会出现一个临界点,临界点前后极化偏移的方向发生了改变．     

超薄铁电膜的居里温度及表面效应

采用平均场理论下的横场Ising模型,得到同时考虑Ω≠Ω,J≠J情况下超薄铁电膜的居里温度表达式．利用所得出的居里温度表达式,分别计算了不同层数超薄铁电膜的居里温度与表面赝自旋相互作用和表面隧穿频率的关系,通过分析,得到一些新的由居里温度反映的表面效应信息．     

薄膜厚度对铁电薄膜铁电性能的影响

为研究薄膜厚度对外延铁电薄膜铁电性能的影响,应用与时间有关的Ginzburg-Landau方程,在同时考虑应力和表面效应的条件下,获得了不同应力情况下,不同厚度铁电薄膜的电滞回线及蝶形应变迟滞回线.计算结果显示,处于不同应力值下的铁电薄膜,剩余极化强度和场致应变随着薄膜厚度的增加而增加.而矫顽场随着薄膜厚度的增加而减小.证明了不同应力情况下,薄膜厚度对剩余极化强度和矫顽场的影响是不能忽略的.这种变化趋势与实验结果的情况是一致的.     

挠曲电效应对超薄铁电薄膜物理性能的调控

具有量子隧穿及阻变存储效应的超薄铁电薄膜引起了广泛的关注.在超薄铁电薄膜中,应变及应变梯度效应十分明显,因此由应变梯度所产生的挠曲电效应不可忽视.挠曲电效应是指应变梯度或非均匀应变场能局部地破坏反演对称,从而导致晶体产生电极化的效应.基于朗道热力学理论,建立了考虑挠曲电效应的超薄铁电薄膜相变的理论模型.通过该模型研究了挠曲电效应对纳米尺度超薄BaTiO3薄膜相变温度、铁电性能以及热释电系数的影响.研究结果表明:挠曲电效应提高铁电薄膜的电极化值和临界厚度,降低薄膜的相变温度.利用挠曲电效应可有效调控超薄铁电薄膜的相变温度及热释电系数.     

BTO/LAO超晶格性能研究

利用横场伊辛模型,考虑四体相互作用,研究了BaTiO3/LaAlO3(BTO/LAO)铁电超晶格的居里温度、介电常数和极化强度与厚度周期的变化关系。发现BTO/LAO铁电超晶格的极化、居里温度和介电影响有显著的尺寸效应,耗散因子对BTO/LAO铁电超晶格的性能影响较大。随着耗散因子的减少,BTO/LAO超晶格的极化强度和居里温度增加,但介电常数几乎不变。当耗散因子σ=2.66时,模拟计算同实验结果相近,表明该理论模型可以作为研究BTO/LAO铁电超晶格的有效方法之一。     

人工复合铁电薄膜的相变性质研究

建立3层铁电复合薄膜的理论模型,在G inzburg-Landau-Devonsh ire（GLD）唯象理论的框架下,引入局域分布函数描述不同材料间过渡层的性质,重点研究具有不同相变温度的铁电材料复合而成的铁电薄膜的相变性质.通过改变3种不同铁电材料的相变温度,计算复合铁电薄膜内部的极化强度分布和相变温度.研究表明：3种铁电材料相变温度的梯度变化导致了复合薄膜内部极化分布的梯度变化;在未达到薄膜的相变温度前,薄膜的平均极化强度的一阶导数出现了一个突降,造成了平均极化强度的极大降低;不同材料间过渡层厚度对薄     

压电驱动器陶瓷材料温度特性研究及模型修正

在压电陶瓷热-电-力多场耦合加载试验台上,对压电驱动器的陶瓷材料在强电场(2 kV/mm)和变温度(30～150℃)下的性能进行了测试,分析了电滞回线、应变回线以及自由电容与介电损耗角正切值随着温度的变化关系,同时建立了考虑温度影响的陶瓷材料的位移特性数学模型,并验证了模型的准确性。结果表明:随着温度的升高,双极强电场下的电滞回线逐渐变得细长,同时剩余极化、最大极化和矫顽场均下降,且温度对剩余极化和矫顽场的影响比对最大极化s的影响更为强烈,应变回线呈现典型的蝶形曲线,负应变随温度的升高而逐渐下降至0.12%;在单极工作电场下,随温度升高,剩余极化变化较小,最大极化升高明显,增加了40%左右;材料的压电常数基本呈线性增加的趋势,自由电容与介电损耗角正切值不断增大,温度越高,增幅越大。     

梯状光晶格中自旋轨道耦合的排斥费米气体

采用密度矩阵重整化群(density-matrix-renormalization-group,DMRG)方法,研究梯状光晶格中排斥相互作用费米气体的基态属性.研究表明,Zeeman场能够激发系统的相分离(完全极化相和部分极化相),而自旋轨道耦合效应能抑制相分离,使整个晶格处于部分极化相,在不同的强弱排斥相互作用系统中,极化率会随自旋轨道耦合改变表现出不同的变化规律.     

具有Fe_4N结构的混自旋最近邻的Ising模型磁性质

在晶场作用下对具有Fe4N结构的混自旋Ising模型,采用平均场理论,推导出考虑最近邻相互作用下系统的磁矩和自由能的理论公式,重点考察了最近邻格点的相互作用及晶场对系统磁性质的影响,得到了系统的基态相图和有限温度的磁化曲线,观察到系统的相变特征:重入现象及二级相变。研究发现,二级相变是普遍现象,当DA/|J1|、DB/|J1|取得足够大时,系统一定存在二级相变。基态相图中D1与O1及D2与O1、O2的边界线上会发生重入现象。     

铁电薄膜平均极化性质的研究

是在热力学唯象理论的框架下,研究由两种铁电材料组成的铁电双层膜系统的极化性质.通过引入的两个参量:参量(描述铁电双层膜系统中两种铁电体的物理性能差异)和参量(描述铁电双层膜系统两种铁电体相变温度的差异),研究了不同温度和不同界面耦合系数条件下,铁电双层膜系统平均极化随这两个参量的变化情况.研究表明:参量增大时,铁电双层膜系统的平均极化随之增大.当取固定值时,平均极化随界面耦合系数增大而增大;随着温度t、参量的增大而减小.参量增大时,铁电双层膜系统的平均极化减小.当参量取固定值时,平均极化随着温度t的增大而减小;随着参量、界面耦合系数的增大而增大.