基于扫描探针显微镜的铁电畴壁动力学标度行为研究

发布时间：2020-08-01 19:23

【摘要】：铁电材料内存在着按电畴分布的自发极化,相邻两个电畴之间是一层很薄的极化过渡区域,称为畴壁。畴壁只有几层原子厚度,对其更为细致的研究受到了表征技术的限制,目前还缺少对畴壁微观动态特性的研究手段。在本文中,我们尝试将表面生长的动态标度方法引入铁电畴壁的研究中,通过将铁电畴壁视作弹性界面,对此界面运动过程中形貌的演变进行宏观统计,来确定畴壁生长符合的普适模型,再将普适模型的特点代入到铁电材料体系中,帮助我们理解反转成核、畴壁扩张等微观过程。本文中我们研究了典型铁电材料铌酸锂和铁酸铋薄膜内电畴生长过程中畴壁形状的演变规律,主要内容有以下两个部分:一、基于扫描探针显微镜平台设计了一套控制和记录畴壁生长的方法,利用此方法观察畴壁的演变规律,然后利用标度方法分析畴壁生长的粗化过程。实验结果确定了畴壁生长的粗糙度指数α=1.48、生长指数β=0.37和动态指数z=4,指出此系统的生长服从于一维分子束外延模型,说明畴壁移动过程中的成核概率与畴壁形貌密切相关,成核中心更容易在负值曲率半径处形成;二、优化了低温压电力显微镜的成像效果,利用此平台研究了畴壁在外场作用下的运动速度与温度的依赖关系。实验结果说明针尖电场作用下的畴壁运动属于缺陷扰动下的蠕动运动,得到了290 K、40 K和10 K温度下此运动的激活场分别为2.30±0.05 MV/cm,2.80±0.05 MV/cm和4.70±0.10 MV/cm,进而验证了理论预期中蠕动运动对温度的强依赖特性,说明铁电极化反转过程中热扰动具有重要影响。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TB34;O313
【图文】：

铁电材料的电滞回线示意图

铁电双势阱示意图

PZT样品内铁电畴结构的透射电镜扫描图

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本文编号：2777890