铁电薄膜中力-挠曲电-化学耦合行为及其守恒积分

基本信息
批准号:11902076
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:27.00
负责人:吁鹏飞
学科分类:
依托单位:福州大学
批准年份:2019
结题年份:2022
起止时间:2020-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:
关键词:
诺特定理非平衡热力学守恒积分铁电薄膜挠曲电化学耦合
结项摘要

Ferroelectric thin film materials are widely used in sensors, ferroelectric memories and other intelligent devices. The performance of ferroelectric thin film determines the intellectualization and multi functions of these devices. The working environment of ferroelectric thin film is complex, and it is easy to be affected by the coupling of fields, such as temperature field, electric field and chemical process. At present, most researches only involve unidirectional or partial coupling, especially ignore the interaction between chemical diffusion process and other fields. Based on this, the irreversible mechano-flexoelectro-chemical diffusion fully coupling theory concerning the flexoelectric effect, surface effect and chemical diffusion process will be developed by combining the Landau - Ginzburg - Devonshire theory and the theory of non-equilibrium thermodynamics in this project. The evolving equations and the flexoelectro-chemical coupling constitutive equations will be established. The effects of flexoelectric coefficients, applied electric field and film thickness on ferroelectric properties of ferroelectric thin films will be investigated. Aiming at the problem that ferroelectric thin films are liable to fracture, this project intends to apply Noether theorem to the mechano-flexoelectro-chemical diffusion coupling process in ferroelectric thin films, and obtain the corresponding conservation integral. A numerical algorithm will be developed to calculate the conservation integral and the corresponding energy release rate will be obtained. The research of this project will contribute to a comprehensive understanding of the relevant influencing factors of ferroelectric thin film working process, provide a theoretical basis for improving device performance, and promote the development of flexoelectro-chemical coupling theory.

铁电薄膜材料被广泛应用于传感器和铁电存储器等智能器件中,铁电薄膜的性能决定了这些设备的智能化和多功能化。铁电薄膜工作环境复杂,容易受到力场、温度场、电场、化学过程等多场多过程的耦合影响。目前大部分研究只涉及到单向耦合或部分耦合,尤其是忽略了化学扩散过程与其他场之间的相互作用。基于此,本项目拟结合Landau-Ginzburg-Devonshire理论和非平衡热力学理论,发展考虑挠曲电效应、表面效应及化学扩散过程的非平衡力-挠曲电-化学扩散全耦合理论,建立挠曲电-化学耦合本构及演化方程,探究挠曲电系数、外加电场与薄膜厚度等因素对铁电薄膜铁电性能的影响;针对铁电薄膜断裂问题,本项目拟把Noether定理应用到铁电薄膜该耦合过程中,得到对应的守恒积分并计算能量释放率。本项目研究将有助于全面了解铁电薄膜工作过程的相关影响因素,为提高器件性能提供理论依据,并推动挠曲电-化学耦合理论的发展。

项目摘要

铁电薄膜材料被广泛应用于传感器和铁电存储器等智能器件中,铁电薄膜的性能决定了这些设备的智能化和多功能化。铁电薄膜工作环境复杂,容易受到力场、温度场、电场、化学过程等多场多过程的耦合影响。目前大部分研究只涉及到单向耦合或部分耦合,尤其是忽略了化学扩散过程与其他场之间的相互作用。基于此,本项目结合Landau-Ginzburg-Devonshire理论和非平衡热力学理论,发展了考虑挠曲电效应及化学扩散过程的非平衡力-挠曲电-化学扩散全耦合理论,建立了挠曲电-化学耦合本构及演化方程,探究了化学扩散对极化、浓度和位移的影响;针对断裂问题,本项目把Noether定理应用到该耦合过程中,得到对应的守恒积分并计算能量释放率。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

DOI:10.7498/aps.67.20171903
发表时间:2018
2

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-0221
发表时间:2022
3

青藏高原狮泉河-拉果错-永珠-嘉黎蛇绿混杂岩带时空结构与构造演化

青藏高原狮泉河-拉果错-永珠-嘉黎蛇绿混杂岩带时空结构与构造演化

DOI:10.3799/dqkx.2020.083
发表时间:2020
4

基于二维材料的自旋-轨道矩研究进展

基于二维材料的自旋-轨道矩研究进展

DOI:10.7498/aps.70.20210004
发表时间:2021
5

水氮耦合及种植密度对绿洲灌区玉米光合作用和干物质积累特征的调控效应

水氮耦合及种植密度对绿洲灌区玉米光合作用和干物质积累特征的调控效应

DOI:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.03.004
发表时间:2019

吁鹏飞的其他基金

相似国自然基金

1

铁电材料力电耦合行为与断裂分析

批准号:10572138
批准年份:2005
负责人:王自强
学科分类:A0802
资助金额:35.00
项目类别:面上项目
2

存储器用外延铁电薄膜的挠曲电效应研究

批准号:11202054
批准年份:2012
负责人:蒋艳平
学科分类:A0804
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
3

具有挠曲电效应的纳米电介质的力电行为及缺陷分析

批准号:10972173
批准年份:2009
负责人:申胜平
学科分类:A0808
资助金额:42.00
项目类别:面上项目
4

铁电柔性电子器件的力电耦合及动态行为研究

批准号:11002077
批准年份:2010
负责人:王永
学科分类:A0808
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目