纳米铁电薄膜相变行为的尺寸及表面效应研究

纳米铁电薄膜与其体材料相比，在性质上差异很大，当其尺寸大小降低到纳米范围时，对其相变行为来说，其表面及尺寸效应至关重要。其铁电性能可能完全受到抑制。相变过程形成的铁电畴的形态也由于表面效应而与体材料有很大的不同。铁电薄膜尺寸效应的理论研究一般分为两方面：唯象方法和微观方法。微观方法是利用第一性原理的计算预报铁电薄膜的性能；唯象方法是以Landau-Ginzburg理论为基础，并考虑表面效应对自由能的影响，根据体材料的性能参数来预测铁电薄膜的性质。在本项研究中，我们研发新的唯象模型。建立随时间演化的Landau-Ginzburg方程，并对其进行分叉分析确定相变温度随尺寸的变化。首次利用协同学的方法进行非线性分析确定铁电畴的形态。我们也计划用分子动力学模拟和第一性原理的计算预测超薄薄膜的铁电相变性能。在此基础上，制备不同尺寸和表面状态的铁电薄膜并测定其居里温度等特性，证明理论预报的正确性。