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取向生长bi4ti3o12铁电薄膜的回线动力学标度 付茂祥.doc

上传人:cjc2202537 文档编号:1136139 上传时间:2018-06-14 格式:DOC 页数:56 大小:5.85MB
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资源描述

1、本科毕业论文(设计)题 目:取向生长Bi4Ti3O12铁电薄膜的回线动力学标度 学 院: 物理科学学院 专 业: 材料物理 姓 名: 付茂祥 指导教师:卢朝靖 张永成 - 1 -2012 年 6 月 12 日摘 要稀土掺杂层状钙钛矿结构的 Bi4Ti3O12铁电薄膜具有居里温度高,自发极化大,耐疲劳性好的特点,适用于制作铁电储存器。由于 Bi4Ti3O12铁电薄膜的自发极化矢量靠近 a 轴,近 a 轴生长的 Bi4Ti3O12铁电薄膜具有大的剩余极化强度。对比研究了随机取向 Bi4Ti3O12铁电薄膜和 a/b 轴择优取向 Bi4Ti3O12铁电薄膜的回线动力学标度。结果表明 a/b 轴高择优

2、取向度的 Bi4Ti3O12铁电薄膜的标度关系为:低频段 f0.043E0 0.8;高频段 f -0.21E00.8。 a/b 轴低择优取向度的 Bi4Ti3O12铁电薄膜的标度关系为: f -0.05E00.917。随机取向 Bi4Ti3O12铁电薄膜的标度关系在高频和低频统一为 f -0.07E01.31。AbstractThe rare-earth doped Ferroelectric Bi4Ti3O12 of layered-perovskite which has high Curie temperature , large - 1 -spontaneous polarizatio

3、n and good fatigue resistance, is one of the candidate materials for nonvolatile ferroelectric memory application.Due to the spontaneous polarization of the Bi4Ti3O12 thin films is close to the a-axis, the a-axis (or near a-axis) growth Bi4Ti3O12 thin films has a large remanent polarization.The scal

4、ing behavior of the dynamic hysteresis on a/b-axes oriented and randomly oriented Bi4Ti3O12 thin films was investigated. The scaling relations of a/b-axes oriented Bi4Ti3O12 of high preferential orientation degree thin films were f 0.043E00.8 when f f 0.21 E00.8when f 1/ e.The scaling relations of a

5、/b-axes oriented Bi4Ti3O12 of low preferential orientation degree thin films were f 0.05 E00.917 .While the scaling 第一章 铁电材料综述- 2 -relations of randomly oriented Bi4Ti3O12 thin films f 0.07 E01.31. 目 录第一章 铁电材料综述 .11.1 铁电材料的定义 .11.2 铁电薄膜 .21.3 取向生长 Bi4Ti3O12铁电薄膜 .3第二章 动力学标度及其意义 .42.1 电滞回线的产生 .42.2 回线

6、动力学标度 .42.3 进行回线动力学标度的意义 .42.4 铁电材料动力学标度的研究现状 .5第三章 实验方法 .73.1 实验方案 .73.2 测量电滞回线的原理和方法 .73.3 数据处理方法 .8第四章 Bi 4Ti3O12薄膜的回线动力学标度 104.1 随机取向 Bi4Ti3O12铁电薄膜(1#)的回线动力学标度 .104.2 a/b 轴择优取向 Bi4Ti3O12薄膜(2#)的回线动力学标度 .124.3a/b 轴择优取向 Bi4Ti3O12薄膜(3#)的回线动力学标度 .144.4 Bi4Ti3O12铁电薄膜的标度关系的比第一章 铁电材料综述- 4 -较及结论 .16结论 .1

7、9致 谢 .20参考文献 .21第一章 铁电材料综述0第一章 铁电材料综述1.1 铁电材料的定义铁电材料定义为具有自发极化且自发极化方向可随外电场翻转的电介质材料。自发极化是由于晶胞内原子位置变化导致正负电荷中心不重合而产生的。宏观表现为极化矢量与外电场之间存在电滞回线关系 1,即具有铁电性。PsP+PrEc E+Ec0Pr图 1.1 铁电体的电滞回线铁电材料的发展历史,大体可分为四个阶段 2:罗息盐时期发现铁电性, 1920 年,Valasek 发现 RS(罗息)盐在外电场 E 作用下,其极化强度 P 有如图 1 所示的滞后回线关系,表现出特殊的非线性介电行为。此发现奠定了两个里程碑:第一次

8、表明罗青岛大学本科毕业论文(设计)1息盐自身存在持久极化,首次给出了电荷和电场之间的回线。V alasek 是在介电领域使用自发极化和居里点这两个概念的第一人。KDP 时期铁电热力学理论,在 RS 为唯一的已知的铁电体的将近 20 年期间,关于铁电性的微观机理仍然无从分析,直到1935 年至 1938 年,Busch 和 Scherrer 发现磷酸二氢钾(KD P)及其许多同构晶体也具有类似于 RS 的特殊介电行为。更有意义的是 KDP 型晶体的结构比 RS 简单得多,每个晶胞只有 16 个原子,因此,Sl ater 在1941 年得以类比于铁磁体中电子自旋有序化理论提出了 KDP 的铁电性的质子位置有序化微观模型。在理论研究方面,Muller首先将热力学理论应用于铁电体,并将这一理论应用于更一般的情况。Devonshire将其进行完善,发展为朗道德文希尔理论。钙钛矿时期铁电软膜理论,1925 年左右发现了钛酸盐陶瓷具有很高的介电常数。

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