文档介绍：1
黑龙江大学
硕士学位论文
结构弛豫对铁电薄膜性质影响的研究
姓名:闫丽莉
申请学位级别:硕士
专业:光学
指导教师:孙普男
20090501
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中文摘要铁电材料很早就己问世。铁电薄膜技术始于世纪年代,随着成膜技术的发展,这种功能材料已经广泛地应用于电子技术、激光技术和红外探测技术以及其它工程技术方面。由于薄膜制备技术的限制,在薄膜的表面层内,会存在杂质、缺陷、表面内应力等因素,使得薄膜在垂直表面方向上表现为一个不均匀系统,造成自发极化的不均匀分布,这种表面层被称之为非理想表面层。它的存在使薄膜的铁电性不同于三维体材料,使薄膜更具有实用价值。目前实际应用中的铁电薄膜有多种结构,但主要结构形式是夹持在两个电极之间的,电极材料可以是金属也可以是半导体材料。由于现实中的电流一般都是交流电场,所以单一讨论直流电场下的性质已经不能满足人们的需求,本文所要研究的是含有非理想表面层的铁电薄膜在交流电场下的性质。在研究中,我们由平均场近似下的软模理论出发,针对二级铁电相变,讨论了极化不均匀的铁电薄膜在交流电场作用下,电容率随外加电场频率的变化以及电容率随温度的变化关系。通过理论计算和图形分析,非理想表面层的存在能提高电容率,但是随着非理想表面层厚度的增加却降低了相变温度。只有考虑了相互作用之后才会出现铁电性,相互作用强的时候电容率高但是相变温度低,这对铁电相的稳定是有害的。对于我们所研究的模型,只有考虑了非简谐效应之后频率才是实数,而非简谐效应的强弱体现在阻尼系数上。随着阻尼系数的增加,电容率随外加电场的频率变化曲线呈现出一个宽峰。相变温度的范围要逐渐变大,这使得系统变得更不稳定。在交流电场作用下,电容率实部和虚部的值都随温度的改变而改变。外加电场的频率增加,极化率的值随之增加,当频率达到某一值时,极化率的值会出现极化反转,相变温度随着频率的增加而逐渐降低。通过理论研究,我们得出了各种参数变化对电容率的影响,指出了如何控制
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实验条件来得到相对介电常数和相变温度比较高、介电损耗比较小的铁电薄膜,这为实验上制备性能良好的铁电薄膜材料,得出更好的实验数据提供了理论依据。关键词铁电薄膜;非理想表面层;介电常数;电场频率黑龙江大学硕士学位论文
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导师躲膨学雠文储虢·’刁喃学位论文作者签名:凹从签字日期:年∥月,≥日签字日期:乡护夕年/月·三日签字日期:汐矿甓嘣仑咳独创性声明学位论文版权使用授权书人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得墨蕉江盔堂或其他教育机构的本人完全了解墨蕉江太堂有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并人授权墨蕉堑塞堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他学位或证书而使用过的材料。向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本可以采用影印、缩印或其他复制手段保存、汇编本学位论文。学位论文作者毕业后去向:工作单位:通讯地址:黑龙江大学硕士学位论文电话:邮编:
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第滦髀选题背景早在世纪年代时铁电体就引起了物理学界和材料学界的关注。但因为大块铁电体不容易薄膜化,与半导体不相兼容等原因,所以没有在材料和信息领域中得到深入的发展。随着薄膜制备技术的发展,为我们的研究工作扫清了铁电体薄膜化方面的一些障碍,特别是能在不同衬底材料上沉积高质量的外延或择优取向的薄膜,使铁电薄膜与半导体的兼容成为可能,与此同时,微电子、光电子等相关技术也不断发展,对铁电材料提出了小型化、薄膜化和高集成度等更高的要求,在这种研究背景下,传统的半导体材料与铁电材料相结合形成了集成铁电⒂纱耸固绮牧霞捌淙仁偷缙骷难芯亢涂7⒊氏两个特点:一是由体材料组成的器件向薄膜器件过渡;二是由分立器件向集成化器件发展,而正是在这种集成化器件中铁电薄膜已经成为硅或砷化镓集成电路的重要组成部分。集成铁电器件的发展还有很强的国防应用背景。铁电存储器兼具半导体存储器的快速读写特征及像磁盘一样的非线性,同时具有比现有的,燃傻路高两个数量级的抗辐射照能力,因而可广泛应用于军事、航空航天、原子核工业和其他辐射环境中使用的新一代计算机。热释电红外探测器列阵殖迫仁偷缃平面斜鹩谀壳把芯恐械脑诘臀孪鹿ぷ鞯牧孔有徒蛊矫妫俏ㄒ豢赡茉谑椅孪鹿作且性能可与量子型焦平面竞争的凝视式实时红外成像列阵。它具有独特的应用价值:可以制成轻便型步枪瞄准具,便携式夜视仪和高可靠、长寿命的全天候监视器,它又是唯一有可能做到低成本、大量生产、实现军转民的红