四方/正交铁电材料微观畴结构的非传统相场方法研究

发布时间：2024-03-14 01:42

　　铁电材料的微观结构一定程度决定了铁电材料的宏观性能,对其进行微观结构的模拟在材料设计方面具有非常重要的意义。传统相场方法作为铁电材料微观结构模拟强有力的方法,因其所需材料参数多,能量势阱及其对称性不明显等局限性,严重阻碍了铁电材料,尤其是新型铁电材料微观结构的研究。为了克服这些困难,本论文发展了一套适用于钛酸钡四方相和正交相铁电材料的非传统相场方法,并使用这个方法研究了四方相和正交相铁电畴结构、电畴在外力电场作用下的演化、以及畴界能对其微观电畴结构的影响,主要研究工作及结论如下:第一、建立了适用于四方相和正交相的非传统相场理论框架。基于铁电材料变体的特征函数,用其作为相场模拟的序参数,构造出了关于铁电变体的各向异性能,并用之代替传统相场方法中描述铁电材料内能的高次多项式,发展了适用于四方相和正交相铁电畴结构的非传统相场方法。所发展的非传统相场方法所需参数少,能描述铁电材料变体多势阱结构,且具有势阱结构和对称性明显等优点。第二、使用发展起来的非传统相场方法,模拟分析了四方相铁电材料微观电畴结构。应用非传统相场方法模拟了铁电畴成核长大、在外力电场作用下的演化、以及分析畴界能对铁电材料微观结...

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1铁电材料发展史上的重要事件

早在十九世纪，人们就在罗息盐(NaKC4H4O6·4H2O)、石英以及其它矿石中发现了压电性[1-3]，并在二十世纪初期提出了铁电性这一概念[4]。一般认为，铁电材料的研究开始于1920年对罗息盐的研究[5]，Valasek第一次发现罗息盐存在自发极化，绘制并公开发表了第一....

图1.2钙钛矿结构铁电材料钛酸钡(BaTiO3)的原子位置

荷中心与负电荷―重心‖一起形成一对极化偶极子，从为具有相同极化方向的连续偶极子区域。相邻电畴与畴壁。以简单的四方铁电材料为例，他具有90°和1材料一个最为显著的特性，它表征的是极化强度与外通过电滞回线可以获得铁电体剩余极化强度Pr、矫是电滞回线示意图，当外电场施加于所研究....

图1.3铁电材料电滞回线示意图

图1.3铁电材料电滞回线示意图料具有一些非常优异的性质，比如介电性[19,20]。存在外的正电荷和负电荷会发生一定的偏移，这会导致电荷中谓的偶极子。外加的电场可以驱使偶极子的极化方向朝着产生介电极化。如果我们将均匀电介质放置在电容器的两的极化作用下，与介质为真空的电容值相比....

图1.4四方、正交相变体示意图

电材料微观结构与其材料性能的关系铁电材料微观结构电材料在高温下为顺电相，低温下为铁电相。以钛酸钡材料为例度120℃以下会表现铁电相[40]，如5℃到120℃之间表现为四方相间表现为正交相。在四方相结构中，Ti4+离子从体心沿<100>方向方晶格<100>晶向族具有6个等....

本文编号：3927874