当前位置:主页 > 科技论文 > 电气论文 >

微观结构对铁电电畴影响机理的相场理论研究

发布时间:2017-08-18 13:45

  本文关键词:微观结构对铁电电畴影响机理的相场理论研究


  更多相关文章: 铁电薄膜 界面失配应变 位错 相场模拟 挠曲电耦合效应


【摘要】:非易失性铁电存储器因其优良的特性而有着广泛的应用前景,被认为是最有潜力的存储装置。但是铁电存储器也存在一系列亟待解决的失效问题,主要包括疲劳、印记及保持性能损失。铁电存储器的失效现象本质上与铁电薄膜的极化(畴结构)有关。因此要解决铁电存储器的可靠性问题,就必须要研究影响铁电薄膜畴结构演化的因素及其内在的影响机理。界面失配应变、位错等微观结构会对铁电薄膜的畴结构产生重要的影响。关于界面失配应变,已有的研究表明铁电材料界面的失配应变会对畴壁产生影响,但其影响的内部机理尚不明确,需要进一步研究。位错作为一种常见的缺陷,通常会是极化翻转过程中新畴的潜在成核点,这是因为位错附近存在较大的应变梯度,应变梯度与极化通过挠曲电效应发生耦合产生挠曲电极化,从而对铁电薄膜畴结构产生很大的影响。但已有的位错相场理论模型中,并没有考虑挠曲电效应,因此需要对模型进行进一步的优化。本论文的主要工作包括以下几个方面:(1)建立了基于有限元的相场模型。在本文的模型中,失配应变是直接施加于界面处。利用此模型研究了界面失配应变对畴壁移动、倾斜角变化、应变梯度及畴壁能的影响,证明了界面失配应变对畴的形状、畴壁性能具有调控作用。(2)建立了位错相场模型,并在此模型基础上考虑挠曲电效应的影响,对已有模型进行修正。研究了不同的挠曲电系数11f、12f、44f单独和组合作用时位错对极化的影响。模拟结果与实验结果对比发现,综合考虑三种挠曲电耦合方式时,位错对畴结构的作用效果与实验吻合。而不考虑或者只考虑其中一种或两种时,模拟得到的结果要弱于实验结果。(3)以Pb(Zr0.1Ti0.9)O3(PZT)为研究对象,研究了考虑挠曲电效应时单个位错对极化的影响。分别考虑了位错存在于界面处的单畴中、薄膜内的单畴中、90o畴a畴中、90o畴c畴中几种情况。研究表明在位错的位置,新的畴会形成。(4)研究了考虑挠曲电效应时,周期位错对极化和极化响应的影响。分别研究了处于界面处的单畴中、薄膜内的单畴中、90o畴中的周期位错对极化的影响。结果表明在挠曲电效应的影响下,多个位错会对极化产生很大的钉扎作用,从而导致薄膜的极化翻转变得困难以及剩余极化的减小。
【关键词】:铁电薄膜 界面失配应变 位错 相场模拟 挠曲电耦合效应
【学位授予单位】:湘潭大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TM221;TP333
【目录】:
  • 摘要4-5
  • Abstract5-9
  • 第1章 绪论9-23
  • 1.1 铁电材料及铁电存储器概述9-15
  • 1.1.1 铁电材料简介9-11
  • 1.1.2 铁电存储器分类及优势11-14
  • 1.1.3 铁电存储器的失效问题及产生原因14-15
  • 1.2 铁电存储器内微观结构的影响机理及研究现状15-21
  • 1.2.1 铁电薄膜界面失配应变的影响机理及研究现状15-16
  • 1.2.2 铁电薄膜位错的影响机理及研究现状16-21
  • 1.3 本论文的选题依据和主要内容21-23
  • 1.3.1 本论文的选题依据21-22
  • 1.3.2 本论文的主要内容22-23
  • 第2章 有限元计算方法与相场理论介绍23-34
  • 2.1 相场理论及经典相场模型建立23-26
  • 2.1.1 经典相场理论简介23-24
  • 2.1.2 经典相场模型建立24-26
  • 2.2 挠曲电效应相场模型建立26-29
  • 2.2.1 挠曲电耦合效应简介26-28
  • 2.2.2 挠曲电相场模型建立28-29
  • 2.3 有限元方法29-32
  • 2.4 本章小结32-34
  • 第3章 失配应变对铁电薄膜 90o 畴结构的影响34-40
  • 3.1 铁电薄膜失配应变相场模型建立34-35
  • 3.1.1 几何模型、边界条件及铁电薄膜材料参数34-35
  • 3.1.2 有限元离散35
  • 3.2 模拟结果与讨论35-39
  • 3.3 本章小结39-40
  • 第4章 位错相场模型的建立40-49
  • 4.1 仅考虑压电效应的位错相场模型40-43
  • 4.1.1 几何模型与边界条件40-41
  • 4.1.2 有限元离散41
  • 4.1.3 模拟结果41-43
  • 4.2 考虑挠曲电效应的位错相场模型43-48
  • 4.2.1 考虑挠曲电效应的位错相场模型建立44
  • 4.2.2 有限元离散44-45
  • 4.2.3 模拟结果与分析讨论45-48
  • 4.3 本章小结48-49
  • 第5章 单位错对铁电薄膜畴结构的影响49-59
  • 5.1 引言49
  • 5.2 模型建立49-51
  • 5.3 计算结果与讨论51-57
  • 5.3.1 不同取向的界面位错对单c畴结构的影响51-52
  • 5.3.2 薄膜内部不同取向的位错对单c畴结构的影响52-54
  • 5.3.3 薄膜内部位错对多畴结构的影响54-57
  • 5.4 本章小结57-59
  • 第6章 周期位错对铁电薄膜畴结构及极化响应的影响59-68
  • 6.1 引言59
  • 6.2 模型建立59-60
  • 6.3 计算结果与讨论60-67
  • 6.3.1 界面周期位错对单c畴结构的影响60-62
  • 6.3.2 薄膜内周期位错对单c畴结构影响62-64
  • 6.3.3 薄膜内部周期位错对多畴结构影响64-66
  • 6.3.4 周期位错对铁电薄膜极化响应影响66-67
  • 6.4 本章小结67-68
  • 第7章 总结与展望68-70
  • 7.1 论文总结68-69
  • 7.2 研究展望69-70
  • 参考文献70-75
  • 附录:刃型位错的应力场75-83
  • 致谢83-84
  • 个人简历与在学期间发表的学术论文84

【相似文献】

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 蒋艳平;刘秋香;唐新桂;周益春;;SrBi_2Ta_2O_9外延铁电薄膜的挠曲电效应[A];中国力学大会——2013论文摘要集[C];2013年

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 邢红玉;挠曲电效应对液晶器件动态响应速度影响及挠曲电系数测量方法的研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2015年

中国硕士学位论文全文数据库 前7条

1 周挺;考虑挠曲电效应的铁电薄膜相变及物理性能研究[D];浙江工业大学;2015年

2 章玲t ;考虑挠曲电效应的压电结构的力学行为分析[D];浙江大学;2016年

3 郭莉莉;微观结构对铁电电畴影响机理的相场理论研究[D];湘潭大学;2016年

4 安海龙;挠曲电效应与向列相液晶盒的锚定能[D];河北工业大学;2002年

5 叶文江;向列相液晶中挠曲电效应的理论研究[D];河北工业大学;2004年

6 陈贵锋;挠曲电效应和不对称向列相液晶盒[D];河北工业大学;2004年

7 田毅;向列相中强度为±1点缺陷与表面壁的相互作用[D];河北工业大学;2015年



本文编号:694913

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlidianqilunwen/694913.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户fa525***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com