应变条件下铁电超晶格结构压电特性的第一性原理研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:cmudh134
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
铁电超晶格薄膜结构材料因其具有比单体材料更多的优越性能而受到越来越多的关注,其压电、光学以及介电特性都有优越的表现。通过改变超晶格的化学组分、成分比例、应变大小、静电场的作用以及结构中的极性不连续类型等因素,可以获得许多益于实际应用的特性。本文基于第一性原理,研究了含Pb Ti O3、La Al O3和KNb O3三种组分的多层堆叠超晶格材料,即(PT)n/(LA)n超晶格和(PT)n/(KN)n超晶格,并建立了含两种极性不连续的类型的堆叠结构,即PT/LA/PT/KN结构(Ⅱ-Ⅳ/Ⅰ-Ⅴ/Ⅱ-Ⅳ/Ⅲ-Ⅲ型),考察每种超晶格结构结构在外力应变条件下极化特性和压电行为的变化趋势。由能量与晶格参数的关系曲线,确定n=1时超晶格的平衡晶格参数。通过改变晶格参数的方式,对体系施加-1.5%~+1.5%的应变,计算其极化特性和压电行为。在不同应变条件下,体系的极化强度随着应变的增加,极化强度有所增强,压电系数ezz提高,得到PT/LA结构ezz=-3.343 C/m2;PT/KN结构ezz=+6.823C/m2。层数n是影响(PT)n/(LA)n和(PT)n/(KN)n超晶格性能的一个重要因素。随着n值增加,体系的极化强度值和压电系数ezz降低,带隙变小。因极性不连续界面而产生的内电场作用也随n值的增加而逐渐减弱。当n值大小一定时,随着体系的应变情况由压应变逐渐转变到拉应变,(PT)n/(LA)n和(PT)n/(KN)n超晶格的极化强度分别向(001)的负方向和正方向变大,但极化特性较n=1的体系弱。最后考察了含两种极性不连续界面的PLPK结构,电子结构的计算结果表明,系统在-1.5%~+1.5%应变条件下扔保持绝缘性,但带隙较小。在对该结构施加不同的应变量后,其极化强度值相比于单纯的(PT)n/(LA)n或(PT)n/(KN)n超晶格要小2~6倍,其(001)方向的压电响应系数也有很大降低,计算得ezz=-0.91147C/m2。通过对其极性不连续的分析表明,这主要是由于Ti O2/La O、Al O2/Pb O层之间和Ti O2/KO、Nb O2/Pb O层之间所产生的内电场有相互抵消的作用。
其他文献
为了实现钛合金精密热塑性成形,必须对其热成形冷却过程中的变形情况进行考察。本文研究了不同有限元参数对薄壁圆筒件冷却温度场及应力场计算结果收敛性的影响;使用有限元
传统的教学采用的书本教师中心模式,注重教学成绩来对教学结果进行评价,学习成绩能够代表学生学得的知识,代表着学生的学习效果。传统的教学模式不利于学生自主地思考,缺乏对学生
TiO2光催化氧化技术作为一种绿色催化过程,在环境领域展示出诱人的应用前景。对TiO2进行改性以解决由于光生电子与空穴复合而导致的光催化量子效率低的问题,一直是研究者不断追
微课作为高中语文教学的重要工具,对课堂教育有着重要的现实作用,教师要灵活多变的应用微课,转变传统的教学理念与方式,发展新型的教育模式,借助微课来实现高效的教学效果,全
随着教育改革的深入,“微课”“翻转课堂”“课立方”等新型的教育方式层出不穷.这些教学方式具有容易引起学生积极性、学习效率高等优势,能够起到较好的学习效果.但目前仍有
长期、定点、连续测量海洋环境参数,尤其是从海洋表面到海底的垂直剖面的监测一直以来大都是由船只完成,耗费大量的人力和财力。“海浪驱动自持式海洋要素垂直剖面测量系统”
二噁英(PCDD/Fs)和多氯联苯(PCBs)合并称为二噁英类持久性有机污染物(POPs),是《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》中控制的POPs,因具有高毒性,难降解性,极易在环境中残留,
本文采用超高真空化学气相沉积(UHV/CVD)技术,对较低的温度(550~660℃)下生长硅和锗硅外延工艺及其应用进行研究。主要包括锗硅单层和多层(多量子阱和超晶格)结构的外延生长和表征以及对外延生长高质量的弛豫锗硅虚衬底进行的探讨。 研究中利用了高分辨率X射线衍射(HRXRD)、二次离子质谱、拉曼光谱、原子力显微镜等多种测试技术。 实验采用本实验室自行研制的UHV/CVD-Ⅱ外延设备
以细粒子浓度高,大气氧化性增强为主要特征的复合型大气污染是我国经济迅猛发展和快速城市化地区面临的严重环境问题。从城市和区域尺度来研究这类大气污染的特征、规律,分析其
作为高中化学教育者,笔者认为,在开展教育实践时,不能仅从小我出发,还需要构建大我环境.教师需要关注社会发展需求,调整课堂教学结构,促使学生成长为社会需求的人才.教师还要