论文部分内容阅读
近年来,对铁电材料的研究取得了不少进展。它作为电容器介质材料、压电材料和热释电材料,早已得到了广泛的应用,确定了不可替代的地位。以铁电存储器等实际应用为目标的研究工作也正蓬勃展开。一方面,以SrBi2Ta2O9(SBT)为代表的Bi系层状钙钛矿结构的铁电薄膜,以其优异的性能而成为近年来的研究热点,是最有望实际应用于铁电存储器的铁电材料之一。本文采用脉冲激光沉积法(PLD)制备了SBT铁电薄膜,从电滞回线动力学角度研究SBT铁电畴反转的动力学;另一方面,铁电复合材料不仅具有强铁电性和脆性低的优点,而且易制得大面积薄片以及复杂形状制品,目前也成为重要的研究对象,但对其畴反转的动力学研究较少。本文选取的对象是铁电复合材料1-3Pb0.95La0.05TiO3-polymer。
本文主要通过Sawyer-Tower(ST)电路来测量上述两种铁电材料的电滞回线动力学,同时进行动力学标度,总结出其中的动力学行为。本文主要的内容如下:
1.对所考察的两种材料而言,在外场幅值一定时,它们电滞回线的形状首先随着频率的增加而逐渐变得饱和起来,此时矫顽场及剩余极化强度也逐渐变大,但进一步加大外场频率,发现曲线形状又重新变得不饱和,对应着矫顽场及剩余极化强度也逐渐变小。回线面积与频率的关系演化为一单峰结构。极值点的大小随着外场强度的增加而增加,其位置则向高频方向移动。
2.对上述两种材料进行动力学标度发现,就铁电材料SBT而言,较低频时,回线面积与外场幅值E0及频率f的关系可表示为∝f2/3E2/30,当频率较高时,这个关系可表示为∝f-1/3E02;而研究铁电复合材料1-3Pb0.95La0.05TiO3-polymer时得出,当外场频率较低时,回线面积与外场幅值E0及频率f的关系为在低频时∝f1/3E02/3;在较高频率时,上述关系为∝f-1E02。结果显示铁电复合材料1-3Pb0.95La0.05TiO3-polymer更适合用三维的、具有O(N)对称性的(φ2)2模型来描述。
3.在标度过程中发现,对于铁电材料SBT可以建立一个标度函数W(n)来反映电滞回线的动力学行为,其中W(n)等于τ1A(γn,E0),τ1是一个特征时间,它全部包含了A(γ,E0)对外场幅值的依赖关系,它的大小与外场幅值总体上成反比,除了在外场强度的幅值较小时有些偏差;γ是修正频率,它等于log(f),而η标度变量,它等于loig(fτ1)。当外场幅值较大时,W(η)的大小与外场强度的幅值无关。而对铁电复合材料1-3Pb0.95Laa0.05TiO3-Polymer,未能建立一个标度函数来反映其中的动力学行为。