弛豫时间对BTO/LAO超晶格介电异常的影响

铁电材料钛酸钡(BaTiO3,简称BTO)与非铁电材料铝酸镧(LaAlO3,简称LAO)可以组成BTO/LAO铁电/非铁电超晶格。BTO/LAO超晶格的铁电、介电和热释电性能呈现新的变化特点。模拟计算了不同弛豫时间对不同层状周期结构的BTO/LAO超晶格介电性能的变化规律;分析了BTO/LAO超晶格中的弛豫机制、Debye弛豫效应与Maxwell-Wagner效应之间的关系。模拟计算表明BTO/LAO超晶格在厚度为0.8nm/0.8nm～1.6nm/1.6nm时介电常数出现极值,与实验结果符合较好。超晶格的界面电荷的累积对于弛豫时间的作用直接影响了BTO/LAO超晶格的介电性能;BTO/LAO超晶格的介质损耗主要来源于BTO/LAO超晶格的电导率。

弛豫时间对BTO/LAO铁电超晶格介电性能的影响

BaTi O3(BTO)与LaAlO3(LAO)组成的BTO/LAO超晶格的介电性能呈现新的变化特点.作者模拟计算了不同弛豫时间对不同层状周期结构的BTO/LAO超晶格介电性能的变化规律;模拟计算表明,BTO/LAO超晶格在厚度为0.8nm/0.8nm～1.6nm/1.6nm时介电常数出现极大值.认为超晶格的界面电荷的累积对于弛豫时间的作用直接影响了BTO/LAO超晶格的介电性能;BTO/LAO超晶格的介电损耗主要来源于BTO/LAO超晶格的电导率.

BTO/LAO超晶格性能研究

利用横场伊辛模型,考虑四体相互作用,研究了BaTiO3/LaAlO3(BTO/LAO)铁电超晶格的居里温度、介电常数和极化强度与厚度周期的变化关系。发现BTO/LAO铁电超晶格的极化、居里温度和介电影响有显著的尺寸效应,耗散因子对BTO/LAO铁电超晶格的性能影响较大。随着耗散因子的减少,BTO/LAO超晶格的极化强度和居里温度增加,但介电常数几乎不变。当耗散因子σ=2.66时,模拟计算同实验结果相近,表明该理论模型可以作为研究BTO/LAO铁电超晶格的有效方法之一。

LaAlO_3/BaTiO_3/SrTiO_3三色超晶格的RHEED原位监测

采用激光脉冲分子束外延技术,在(100)取向的STO单晶基片上成功外延生长了LaAlO3/BaTiO3/SrTiO3超晶格。在超晶格薄膜生长过程中采用反射高能电子衍射(RHEED)对LaAlO3/BaTiO3/SrTiO3超晶格的生长过程进行了分析。通过对超晶格中各层RHEED图像分析,发现由于各层面内晶格失配的不同,超晶格各层生长特性有所区别。借助原子力显微镜(AFM)对超晶格表面形貌进行了表征,表明制备的超晶格具有原子级平整的表面。

BaTiO3/LaAlO3铁电超晶格中耗散因子与性能的关系

用横场伊辛模型模拟计算了BaTiO3/LaAlO3铁电超晶格的铁电、介电性能,研究了BaTiO3/LaAlO3铁电超晶格中的耗散因子对极化、居里温度和介电常数的影响,发现随着耗散因子的增加,BTO/LAO超晶格的极化强度和居里温度下降。当耗散因子为2.66时,模拟计算值与实验结果相近。

[(SrTiO_3)_n/(SrTi_(0.8)Nb_(0.2)O_3)_m]_(20)/LaAlO_3超晶格的制备及其激光感生热电电压效应

采用脉冲激光沉积(PLD)镀膜技术在倾斜10°的LaAlO3(100)单晶衬底上制备了(SrTiO3)n/(SrTi0.8Nb0.2O3)m系列超晶格.在超晶格薄膜的XRD图谱中清楚地观察到周期调制的卫星峰结构.从卫星峰的分布计算了超周期,进而得到了在生长SrTiO3和SrTi0.8Nb0.2O3时的沉积速率,分别为0.78/pulse和0.57/pulse.在超晶格薄膜中发现了激光感生热电电压(LITV)效应,说明这种人造原子层热电堆结构具有Seebeck系数各向异性.研究发现,在SrTiO3介电层厚度n=46.8nm,SrTi0.8Nb0.2O3导电层厚度m=19.0nm时LITV信号的平均峰值电压最大—UP=0.7V/mJ.mm,n=46.8nm,m=11.4nm时LITV信号的平均响应时间最小τ—=124ns.