铁电态-顺电态双层薄膜的高介电调谐

基于Landau-Devonshire自由能理论建立了热力学模型,对生长在(001)SrTiO3衬底上的PbZr0.4Ti0.6O3(PZT)/SrTiO3(STO)双层异质外延结构铁电薄膜以及不受约束的双层薄膜的介电响应与调谐率进行了研究。结果表明,在两层薄膜为无约束的自由薄膜情况下,STO厚度占双层薄膜总厚度的百分比为30%时,相对介电响应达到最大值约3.3×105,当两薄膜为异质外延结构时,其百分比为51%时,相对介电响应达到最大值约4×105。同时,调谐率还随外加电场的增大而增大,在临界百分比时,调谐率可达到约99%。     

外延PbZr0.4Ti0.6O3薄膜厚度对其铁电性能的影响

从Landau-Devonshire唯象理论出发，考虑到晶格失配导致的NFDA3位错应力场与极化场的耦合，研究了在SrTiO₃衬底上外延生长的PbZr_0.4Ti_0.6O₃薄膜厚度对其自发极化强度、电滞回线的影响. 结果表明，产生刃位错的PbZr_0.4Ti_0.6O₃薄膜临界厚度为～1.27nm，当薄膜厚度大于临界厚度时，在所形成的位错附近，极化强度出现急剧变化，形成自发极化强度明显减弱的“死层”；随着薄膜厚度的减小，位错间距增大，“死层”厚度与薄膜总厚度之比增加. 由薄膜电滞回线的变化情况可知，其剩余极化强度随着薄膜厚度的减小而逐渐减小. 关键词： 铁电薄膜 自发极化强度 电滞回线 位错     

介电层/PbZr_(0.4)Ti_(0.6)O_3/介电层模块的高容量电荷存储

基于Landau-Devonshire自由能理论建立了热力学模型,分析了介电/PbZr0.4Ti0.6O3/介电三层结构的临界厚度分数与介电层介电常数的关系,进而得出电荷存储容量。结果表明:当介电层厚度所占比例达到临界值时,具有较高的电荷存储容量。介电层的εr越大,介电层临界厚度分数λm越大,平均介电响应越小,内电场诱导的介电层极化强度越大。对于SiO2/PbZr0.4Ti0.6O3/SiO2其λm约0.37%,介电响应约–2.42×104。     

外延PbZr0.4Ti0.6O3薄膜的电光效应

从Landau-Devonshire唯象理论出发,通过热力学分析得到PbZr0.4Ti0.6O3薄膜的电光效应与厚度和外加电场的关系. 结果表明,生长在SrTiO3衬底上的PbZr0.4Ti0.6O3薄膜,其线性电光系数和二次电光系数都随薄膜厚度的增加而增大,且在临界厚度附近趋于饱和,对50 nm厚的PbZr0.4Ti0.6O3薄膜,线性电光系数和二次电光系数分别为7.2×10-11 m/V和0.31×10-18 m2/V2,双折射变化随外加电场改变,由线性电光效应引起的双折射变化比二次电光效应引起的双折射变化明显.