导读:本文包含了铁电畴论文开题报告文献综述、选题提纲参考文献及外文文献翻译，主要关键词:薄膜,效应,晶格,界面,图解法,导电性,溶胶。
铁电畴论文文献综述
田世禄[1]（2019）在《BiFeO_3超薄膜的铁电畴与结构调控及力学刻写研究》一文中研究指出BiFeO_3(BFO)是目前唯一的室温下单相多铁性材料,具有较大的铁电剩余极化强度和G型反铁磁性,以及相对较小的带隙。BFO薄膜优异的物理性质使其在磁电耦合、铁电光伏、铁电光催化以及铁电、多铁隧道结等领域具有广泛的应用前景,其铁电极化状态、结构对于铁电隧道结、磁电耦合等研究具有重要价值,而其带隙直接影响BFO薄膜的光吸收效率进而影响其光伏和光催化性能,因此研究如何有效调控其极化状态和改善相关物性具有重要意义。本论文以BFO为对象,研究了BFO超薄膜的非化学平衡配比对其极化状态、结构和带隙等性质的调控,以及机械力通过挠曲电效应对铁电极化翻转的影响,取得的主要研究结果如下:通过调整BFO超薄膜中Bi元素的非化学平衡配比(nonstoichiometry),实现了对BFO超薄膜铁电畴和结构的调控,获得了从富Bi薄膜的极化向上到缺Bi薄膜的极化向下等多种极化状态,同时观察到BFO薄膜的结构从单斜相到四方相的演变。利用激光分子束外延技术,通过控制靶材成分比例,在La_(0.7)Sr_(0.3)MnO_3/SrTiO_3(LSMO/STO)衬底上成功制备了一系列从富Bi到缺Bi,含有不同Bi成分配比的纯相外延BFO超薄膜。压电原子力显微镜(PFM)结果显示,富Bi的BFO薄膜呈现原始极化方向完全向上的单畴状态,随着Bi/Fe比例降低,BFO薄膜逐渐出现向上向下随机分布的多畴状态,最后在缺铋薄膜中得到极化完全向下的单畴状态。通过原子分辨的能量色散X射线谱(EDXS)发现,薄膜中元素比例改变了BFO/LSMO异质结的界面原子构型,缺铋薄膜中界面原子构型为-(La,Sr)O-FeO_2-,而富铋薄膜是-MnO_2-BiO-界面;不同的界面结构会形成方向相反的界面偶极子,导致BFO铁电极化方向的不同。此外,高分辨的扫描透射电子显微镜(STEM)、二次谐波产生和拉曼光谱结果表明缺铋和富铋薄膜具有不同的晶体结构特征,缺铋薄膜具有四方相结构,而富铋薄膜呈单斜相结构。通过椭偏光谱测试,发现薄膜中Bi元素配比可以有效调控其光学带隙,最接近理想化学平衡配比的BFO样品具有最大的带隙(2.65 eV);随着缺铋或者富铋程度的增加,带隙均会逐渐变窄。这些结果表明BFO薄膜中Bi元素配比对其铁电畴、相结构和带隙等物理特性都有重要影响,这为人工设计和调控BFO薄膜的相关特性提供了一条新的途径。通过原子力显微镜针尖对BFO超薄膜表面施加机械力,由应变梯度产生的挠曲电效应实现了BFO超薄膜的铁电畴反转,并揭示了均匀应变通过压电效应和应变梯度通过挠曲电效应对铁电畴反转的影响及其机制;同时获得了BFO超薄膜中显着的的隧穿电致电阻效应。通过AFM针尖在BFO超薄膜上施加机械力,使薄膜中产生应变和应变梯度,当力超过一定阈值时,挠曲电效应使铁电畴发生翻转,因此实现了对BFO超薄膜铁电畴的力学刻写。此外,我们研究了力和电场共同作用下铁电畴翻转的效果,结果表明,对于极化由上向下的翻转,机械力可以有效降低矫顽电场,这是由于挠曲电效应和压电效应的共同作用;对于极化由下向上的翻转,机械力对矫顽电场没有明显的影响,因为这种情况下挠曲电效应和压电效应的贡献相反。表面电势的结果表明力学刻写电畴的表面电势较低于电学刻写畴,说明力学刻写畴的表面电荷密度略低于电学刻写畴。最后,利用导电AFM观察到了具有力学刻写畴和电学刻写畴的BFO超薄膜铁电隧道结的隧穿电致电阻效应。(本文来源于《中国科学院大学(中国科学院物理研究所)》期刊2019-06-01）
葛宛兵[2]（2019）在《基于扫描探针显微镜的铁电畴壁动力学标度行为研究》一文中研究指出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。(本文来源于《电子科技大学》期刊2019-04-01）
周宇澄,曹靖彬,崔元庆[3]（2018）在《力电场作用下铁电畴变的图解法及其应用》一文中研究指出系统吉布斯自由能的改变可以作为反应自发进行的判据,考虑铁电材料畴变过程中吉布斯自由能的变化,可以得到一种新形式的畴变准则。论文运用图解法研究铁电晶粒系统自由能的变化与晶粒尺寸、畴变比例以及力电场外载大小的关系,文中仅限于讨论90°畴变并以钛酸钡晶粒为例进行具体计算。图解法将畴变比例作为横坐标,晶粒系统自由能的改变量作为纵坐标,绘制自由能变化量-畴变比曲线图可以很直观地表现畴变的状态。通过不断改变晶粒尺寸大小画出的一组曲线,可以用于得到与晶粒尺寸相关的新形式的畴变准则;另外,通过变化外载大小得到的一组曲线,可以用于确定单畴临界尺寸。(本文来源于《2018年全国固体力学学术会议摘要集（下）》期刊2018-11-23）
耿文平,乔骁骏,丑修建[4]（2018）在《PbZr_(0.3)Ti_(0.7)O_3薄膜退火工艺优化及铁电畴结构表征》一文中研究指出采用溶胶-凝胶工艺研究了不同退火温度和气氛下PbZr_(0.3)Ti_(0.7)O_3(PZT)薄膜的晶格结构和表面形貌。在空气中600~700℃退火时,薄膜完全结晶,结晶取向由(100)方向逐渐向(111)方向过渡,且结晶度增强;温度继续升高,薄膜发生热分解,结晶性变差,但700℃时晶体仍为纯钙钛矿相结构,800℃时薄膜转变为非晶态。采用不同气氛退火方式研究了薄膜的结晶行为,通过调控氧空位实现对薄膜结晶性调控,优化了PZT薄膜退火工艺(即空气或氮气中700℃退火);对退火工艺优化后制备的(111)择优取向PZT薄膜进行了面外和面内铁电畴成像,分析了薄膜中180°铁电畴的存在形式。(本文来源于《微纳电子技术》期刊2018年10期）
李晓宇[5]（2018）在《基于第一性原理方法的ABO_3和HfO_2铁电畴壁迁移研究》一文中研究指出以铁电薄膜为存储媒介的存储器是非挥发性存储器件的一种,具有极大的应用潜力和发展空间。铁电薄膜畴壁的结构、电学及动力学性质是决定铁电薄膜物理性质和电学失效的根本因素。因此对畴壁物理性质的深入研究是理解铁电薄膜性能和促进高密度存储器发展的关键。尤其是对新型铁电畴壁存储器来说,畴壁的电学性质与运动规律是其应用的基础,所以深入研究铁电薄膜畴壁的动力学演化对高密度铁电存储非常有意义。本论文采用第一性原理的计算方法研究了铁电薄膜畴壁结构及其动力学的演化特性,并探索了应变和掺杂对铁电性的调控规律。本论文取得的研究成果包括以下几个方面:(1)简单钙钛矿铁电材料畴壁及其演化研究。本文用第一性原理计算方法,研究了传统钙钛矿材料的180°畴壁的运动机理。研究发现,畴壁在两个相邻的平衡位置(以A(Ba,Pb)为中心的(100)面)之间的运动过程是畴壁横向迁移的基本步骤。BaTi03(PbTi03)的180°畴壁移动一个单胞的能量势垒为5.6meV(30.4meV),且由势垒推出的畴壁运动的激活能与实验值符合较好。此外,本文还研究了氧空位和平面应变对畴壁运动的影响。结果表明,对BaTiO3(PbTiO3)来说,当遇到氧空位时,畴壁会有一个23meV(299meV)的势阱。因此,畴壁需要相应的能量来摆脱氧空位的钉扎,这是造成铁电薄膜极化疲劳的重要原因之一。同时还发现在平面压应力下,畴壁运动的能量势垒增加,平面拉应力下,畴壁的迁移势垒降低。(2)氧化铪基铁电材料畴壁及其演化的研究。本文研究了 HfO2铁电相的极化翻转方式及其应变和掺杂的调控规律,在此基础上还对HfO2的180°畴壁的结构及其动力学演化的过程(分别沿a轴方向和b轴方向)进行了研究。结果表明,HfO2铁电相极化的翻转势垒仅为0.4eV,同体积的PbTiO3极化的翻转势垒为0.32eV;合适的应变/掺杂可以在一定程度上缩小铁电正交相f和单斜相m之间的能量差,对稳定HfO2铁电相具有重要的意义。此外,本文模拟了不同的畴壁结构体系,得到了最稳定的畴壁为位于(010)面的Ⅲ型畴壁,畴壁能为-15.6 mJ/cm2。其沿b轴方向运动一个单胞的能量势垒也最小,约为0.042 eV。根据畴壁的迁移迁移势垒,我们推测使这种结构的畴壁向侧向移动应该施加的电场应该为 0.83 至 0.42 MV/cm。(本文来源于《湘潭大学》期刊2018-06-01）
黄博远,孔国丽,张颖,赵晋津,李江宇[6]（2018）在《钙钛矿交变极性和非极性铁电畴对光电流的影响研究》一文中研究指出太阳能取之不尽用之不竭,其有效利用对于优化能源结构、减少环境污染、延缓全球变暖等具有重要意义。以甲氨基卤化铅(CH_3NH_3PbI_3)为代表的这类钙钛矿材料具有高的光吸收系数、长的载流子传输距离和低的缺陷态密度,其优异性能可望给光伏技术带来革命性的变化。然而CH_3NH_3PbI_3晶体结构和其铁电极化性质还存在诸多争议,文献中存在明显矛盾的报道。为了深入研究并理解钙钛矿材料铁电性能,我们通过多功能原子力显微技术研究发现在FTO/TiO_2基底上自主生长的单晶钙钛矿CH_3NH_3PbI_3薄膜,呈现出极化和非极化的交错铁电畴,其中极化畴具有降低光电流和表面电势的能力。尽管极化畴与非极化畴在晶体晶格中的差异非常微小,但其横向压电响应,能量损耗,一阶和二阶力电耦合和温度变化相对容易被分辨出来,在极化与非极化的周期转换过程中,存在双向的记忆效应。钙钛矿CH_3NH3PbI_3的周期性极性和非极性性质为钙钛矿晶体结构和光伏性能研究提供参考。(本文来源于《第五届新型太阳能电池学术研讨会摘要集（钙钛矿太阳能电池篇）》期刊2018-05-26）
杨吉[7]（2018）在《基于铁电畴壁的线性切伦科夫辐射研究》一文中研究指出自从准位相匹配技术实现以后,人为构造的铁电晶体中畴反转的结构越来越普遍,所以在研究初期,我们的研究重点在于畴壁结构激发的非线性切伦科夫辐射和这种现象其本质的探索上,但是在研究切伦科夫型位相匹配的过程中我们猜想不仅不同偏振态不同频率的光之间可以发生耦合现象,利用存在于双折射晶体中的双折射效应,同频率不同偏振态之间的光也有可能发生耦合过程。研究过程中发现了畴壁的晶格对称性相对体介质发生了改变,部分对称性存在着破缺,所以我们预测了在畴壁上偏振态耦合的过程的存在。本文包含了理论分析和实验两方面的研究,研究围绕了基于铁电畴壁产生的偏振态转换过程,将产生的满足切伦科夫条件辐射角的辐射光称为线性切伦科夫辐射。本文集中在研究畴壁上的新的现象-线性切伦科夫辐射,这是首次在畴壁结构上观察到了这一现象,利用不同偏振态的辐射光产生过程来满足切伦科夫的条件。我们从理论上构建了畴壁对于产生线性切伦科夫的理论模型并且得到了辐射光的光强表达式,包括单畴壁和周期性畴壁两种情况,并且讨论了畴壁厚度对辐射光强的影响。实验上,利用双折射晶体的双折射效应可以得到两种偏振态,利用周期性分布的畴壁产生了新的偏振态的辐射光,详细分析了畴壁对线性的极化波的局域和调制作用,包括畴壁会将极化波局域在畴壁附近使之沿着畴壁的方向传播而不是沿着入射光的方向,极化波的相速度会被调制到比入射光相速度大,从而导致本来不能产生切伦科夫辐射的入射光可以在改变入射角以后能顺利激发出线性切伦科夫。通过实验上的这一组现象我们也获得了畴壁处线性极化率矩阵元,这个矩阵同时也反映了畴壁不同于体介质的对称性质,从而获得了畴壁的一般性质。同时由于体介质中很难产生这种线性切伦科夫现象,但是畴壁上却比较容易观测到,这种辐射光因此携带着畴壁本身的结构信息。(本文来源于《上海交通大学》期刊2018-01-01）
蒋晓妹,闫静,胡广达[8]（2017）在《BiFe_(0.95)Mn_(0.05)O_3薄膜铁电畴反转调控》一文中研究指出本文依据铁电畴翻转过程以及缺陷化学理论,提出了将界面效应与体效应结合来抑制BiFeO_3基薄膜铁电畴反转的方法.设计并制备了一种基于BiFe_(0.99)W_(0.01)O_3和BiFe_(0.95)Mn_(0.05)O_3的叁明治结构薄膜来验证该方法的有效性.实验结果表明,作为上下表面的40纳米厚的BiFe_(0.99)W_(0.01)O_3薄膜能有效抑制BiFe_(0.95)Mn_(0.05)O_3薄膜中的反向畴成核,从而使薄膜的铁电和压电性能得到明显提升.(本文来源于《泰山学院学报》期刊2017年03期）
陈浏仿[9]（2016）在《铁酸铋铁电畴演变和光电性能研究》一文中研究指出铁电材料具有优越的介电性、铁电性、压电性、热释电性以及光电效应、声光效应等特性,在储存器、传感器、光学以及声学器件等方面具有广泛应用,因此其一直是研究的热点。铁酸铋(BiFeO_3)是铁电材料中最具有发展前景的材料之一,而BiFeO_3薄膜中的畴结构会对其性能产生极大影响,因此对其畴结构的研究就显得尤为重要。本文首先采用脉冲激光沉积法制备了多种BiFeO_3薄膜,其次利用扫描探针显微镜对薄膜的形貌和铁电、光电性能进行表征。本文主要研究了两方面的内容：(1)铁酸铋薄膜在电场或机械力作用下的铁电畴演变；(2)铁酸铋薄膜已极化区域的导电性能以及不同温度下的光伏效应。对于电场作用下BiFeO_3铁电畴的演变,其可能会经过710/109°/1800或者109°/710/00等多个途径最终实现1800的翻转。机械力作用下铁电畴的演变,其过程与电场作用下的过程相似。同时,由于畴翻转过程中有中间状态的存在,使得翻转所需越过的能量势垒减小,这对于铁电疲劳机制的微观解释有一定的意义。通过对BiFeO_3薄膜中已极化区域进行光照条件下的导电原子力表征,发现BiFeO_3薄膜中存在着光伏效应。并且薄膜温度可对其光伏效应进行调控,具体表现为当温度从20℃升高至130℃时,短路电流由180 nA增大至404 nA。总之,本文对于70 nm厚的BiFeO_3薄膜的研究证明了电场或机械力作用下的畴翻转过程中存在着中间状态,也发现了温度对其光伏效应的调控现象。这些对于理解铁电薄膜的畴演变、设计高性储存电器件和光伏器件都具有十分重要的意义。(本文来源于《南京理工大学》期刊2016-03-01）
韩金鑫[10]（2015）在《Mn:Fe:KTN晶体光折变效应及其铁电畴研究》一文中研究指出钽铌酸钾(KTN)晶体因其二次电光系数大、衍射效率高、电场响应速度快等优点,在电控全息光开关、光存储、光偏转及光聚焦等领域具有广泛的应用价值。本文对双掺杂锰铁钽铌酸钾(Mn:Fe:KTN)晶体的光折变效应及其铁电畴现象进行了研究,所做的主要工作如下:(1)对单中心带输运模型和双中心带输运模型进行了理论研究,分析了在不同电压、写入光强、温度及曝光时间下,单光束及双光束照射时,Mn:KLTN晶体和Mn:Fe:KTN晶体电控光致折射率变化规律。基于数字全息干涉技术,可视化Mn:KLTN晶体和Mn:Fe:KTN晶体在片状单光束照射及在不同写入条件下的电控光致折射率变化,实验结果与理论分析吻合。(2)基于显微全息干涉技术,原位可视化电控全息Bragg光栅的写入与擦除过程,给出了在不同写入电压、再现电压、环境温度、退火速率及曝光时间下,光诱导折射率变化规律,以及衍射效率,并与理论结果进行了比对。该研究成果为电控全息光开关的制作提供了最佳的写入参数。(3)基于全息干涉法在Mn:Fe:KTN晶体内写入光子晶格,利用显微全息干涉技术原位可视化晶格结构,并进行了理论分析。(4)利用偏振光成像法观察晶体的铁电畴,分析了畴壁取向、畴的热电效应、畴的自恢复、电畴反转、畴的极化现象。给出了不同偏振光、外加电压、环境温度、退火速率下,畴的透射光场变化,并进行了初步分析。该研究成果为畴的生长及控制提供了理论指导。(本文来源于《天津大学》期刊2015-12-01）
铁电畴论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
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。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
铁电畴论文参考文献
[1].田世禄.BiFeO_3超薄膜的铁电畴与结构调控及力学刻写研究[D].中国科学院大学(中国科学院物理研究所).2019
[2].葛宛兵.基于扫描探针显微镜的铁电畴壁动力学标度行为研究[D].电子科技大学.2019
[3].周宇澄,曹靖彬,崔元庆.力电场作用下铁电畴变的图解法及其应用[C].2018年全国固体力学学术会议摘要集（下）.2018
[4].耿文平,乔骁骏,丑修建.PbZr_(0.3)Ti_(0.7)O_3薄膜退火工艺优化及铁电畴结构表征[J].微纳电子技术.2018
[5].李晓宇.基于第一性原理方法的ABO_3和HfO_2铁电畴壁迁移研究[D].湘潭大学.2018
[6].黄博远,孔国丽,张颖,赵晋津,李江宇.钙钛矿交变极性和非极性铁电畴对光电流的影响研究[C].第五届新型太阳能电池学术研讨会摘要集（钙钛矿太阳能电池篇）.2018
[7].杨吉.基于铁电畴壁的线性切伦科夫辐射研究[D].上海交通大学.2018
[8].蒋晓妹,闫静,胡广达.BiFe_(0.95)Mn_(0.05)O_3薄膜铁电畴反转调控[J].泰山学院学报.2017
[9].陈浏仿.铁酸铋铁电畴演变和光电性能研究[D].南京理工大学.2016
[10].韩金鑫.Mn:Fe:KTN晶体光折变效应及其铁电畴研究[D].天津大学.2015
论文知识图
