【铁电薄膜的相变和介电性质研究】聂鹏飞.pdf

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铁电薄膜的相变和介电性质研究 PhaseTransition and dielectricproperties inFerroelectricFilms 聂鹏飞 Nie Pengfei Applyingfor DegreeofMasterofScience 南京大学物理系 DepartmentofPhysics NanjingUniversity 2001年6月2日 June 2,2001摘要 本文在横场Ising模型中引入鹰自旋和晶格的耦合作用,应用于铁电薄膜,通过数值求解研究这种耦合作用对铁电薄膜相变和介电性质的影响.和有效的隧穿频率。并用数值计算方法得到了在各种参数情形下的相图。在不计 及鹰自旋-品格耦合作用的影响下,薄膜的居里温度T(N)低于块体材料的居里 温度T。考虑到自旋-晶格耦合作用的影响,薄膜的居里温度7(A从高于块 体材料的居里温度T逐渐降低到低于T,在T(V)等于T处,我们得到了临 界的表面隧穿频率。在薄膜的居里温度随自旋相互作用变化的关系中,当表面 有效频率取不同值时,T(M)从小于T逐渐升高到大于T,因而也存在着临界 的有效魔自旋相互作用系数。第一章绪论 1铁电体和铁电相变 铁电体是这样的晶体:存在自发极化,且自发极化有两个或多个可能的取向,在电场的作用下,其取向可以改变。极化强度和外加电场之间显示如图1-1所示 的非线性关系,称为电滞回线(hysteresisloop)。使极化反转的电场称为矫顽 场(E),外加电场为零时的极化称为剩余极化(P)Pt+Pr E o+Ec -Pr 图1-1铁电体电滞回线示意图 通常晶体的铁电性只能在一定的温度范围内存在,当温度超过某个值时,发 生相变进入顺电相(铁电-顺电相变),极化消失,这一温度称为居里温度。铁电 相变是典型的结构相变,可以分为位移型和有序-无序型。