基于可延展衬底的铁电纳米线力电可调控性研究

As an important material for data storage devices, sensors and modulators, nano ferroelectric materials have been widely applied in morden electronic industry, in which ferroelectric nanowires(FNWs) play an indispensible role. In recent years, with the advance in science and technology, electronic devices lead a rapid expansion in the tendency of stretchability and foldability. This project intends to go into FNWs which are bonded on stretchable substrates, using the Thermodynamic phenomenological theory and effective Hamiltonian. By building a deformation-strain-transfer model of the bonded FNWs with strechable substrate, stress load on FNWs via macro deformation can be obtained.Take into consideration size effects, surface tension, depolarization field and electrical boundaries, effective hamiltonian method will be applied for investigation on force and electric controllabilities of FNWs bonded on stretchable susbtrates. Meanwhile, piezo response force microscopy(PFM) will be applied to study the FNWs experimentally as a verification of the theoretical results. This research will enrich the scientific research contents in FNWs and act as an vital theoretical support for the applicaions of FNWs on stretchable devices.

铁电纳米材料作为重要的存储器件、传感器、调制器材料，在现代微电子工业中有着重要的应用，铁电纳米线更是铁电功能器件不可或缺的重要角色。随着科技的发展，近年来电子器件更是向着可延展、可折叠的方向快速发展。本研究拟采用热力学唯象理论和有效哈密顿量方法，对结合在可延展性衬底上的铁电纳米线展开深入研究，通过建立可延展衬底与铁电纳米线的形变-应变模型，得到宏观形变对微观结构的应力加载，综合考虑尺寸效应、表面张力、退极化场、电学边界等因素，通过有效哈密顿量模型全面展开对铁电纳米线的力学和电学可调控性研究。同时，使用压电力显微镜从实验上展开对粘合在柔性衬底上的铁电纳米线的研究，与理论结果相互验证。本项目研究将丰富铁电纳米材料研究学科的内容，也为铁电材料在可延展性器件方面的应用提供重要的理论支持。

铁电纳米材料作为重要的传感器、调制器和存储器材料，在现代微电子工业中发挥越来越重要的作用。随着可穿戴微电子器件的迅速发展，铁电纳米器件在弯曲、折叠、变温等条件下的性质及其机理研究，显得越来越重要。本项目采用热力学唯象理论，建立了铁电纳米线和铁电薄膜的热力学模型，并深入研究了尺寸、外力载荷等因素对铁电纳米线的自发极化和电热系数的调控规律，研究了铁电超晶格纳米薄膜的电热效应及其调控机制；建立了弯曲条件下的铁电薄膜的热力学模型，并获得弯曲曲率对铁电纳米结构自发极化和电热效应的调控规律；研制了快速高精度电子元件温度特性测量仪并建立了一套用于研究铁电纳米材料的介电谱、热释电谱和品质因数的方法和实验系统；研究了锆离子和稀土掺杂对铁电单晶铌酸锂的发光性能的影响规律；基于有效哈密顿量的第一性原理计算方法，研究了尺寸效应对压电材料ZnO隧道结的调控机理。本项目研究成果从理论和实验两方面揭示了尺寸效应、外力载荷和弯曲等因素对铁电纳米结构的自发极化调控规律，为铁电纳米线和纳米薄膜在功能器件中的应用提供了有力的支持。