铁电材料力-电非线性电滞与蝴蝶曲线综合模型研究

铁电材料固有的电畴结构和极化反转特性引发宏观非线性行为,即极化电滞曲线和应力蝴蝶曲线,且由于材料、制备技术、电路系统等限制因素使得行为曲线出现不对称、中心偏移等现象,使得目前常规模型很难精确、有效地描述铁电系统的真实特性。针对此问题,提出一种适用于铁电材料的综合含参数模型用以有效模拟力、电及耦合非线性行为。该模型基于现有铁电模型理论并引入异化参数而形成,可广泛适用各类铁电曲线中存在的不对称和偏移等异化现象;此外,为了有效预测综合模型中多个未知特性参数,通过设计遗传算法程序实现其精确优化识别,为进一步提高模型预测精确性和实用性提供必要条件;最后,分别开展了虚拟试验和真实试验仿真模拟验证,结果表明:采用优化参数综合模型的模拟误差均可控制在10%以内,相较于传统模型方法可提高约50%。因此,该模型方法可广泛用于实际铁电材料特性行为的描述,且具有较好的应用前景。

Bi_4Ti_3O_(12)/BaTiO_3铁电复合薄膜的制备

利用脉冲激光分子束外延技术(MBE)在LaAlO3(100)基片上依次沉积了La2/3Sr1/3MnO3(LSMO)、BaTiO3(BTO)和Bi4Ti3O12(BIT)薄膜。采用X射线衍射仪(XRD)、压电力显微镜(PFM)和铁电仪研究了复合薄膜的晶体结构、表面形貌、畴结构、单点压电响应信号以及电滞回线。结果表明所制BIT/BTO铁电复合薄膜沿c轴择优取向生长,其PFM相位曲线的畴翻转特征加之明显的振幅-电压蝴蝶曲线证实了该复合薄膜具有良好的铁电性;在外加8 V电压下BIT/BTO复合薄膜的剩余极化强度(2Pr)为(2.6±0.1)×10–6 C/cm2,而单层BIT和BTO铁电薄膜的2Pr仅为(1.1±0.1)×10–6 C/cm2和(0.3±0.1)×10–6 C/cm2,该现象与复合薄膜的界面效应以及晶体结构畸变有关。