致密铁电纳米复合材料由尺寸效应引起的高电热响应
应用物理
2024-03-27 v2 介观与纳米尺度物理
摘要
在 Landau-Ginzburg-Devonshire 方法与有效介质模型内获得的解析结果预测，尺寸效应与 Vegard 应力的协同作用可显著增强 BaTiO3 纳米颗粒的电热制冷（相较块体 BaTiO3 最高达 7 倍）。为与所考虑的有效介质模型比较，我们测量了由 (28-35) vol.% BaTiO3 纳米颗粒嵌入有机聚合物构成的致密纳米复合材料的电容-电压与电流-电压特性，并实验确定了复合材料的有效介电常数与损耗。推广所得解析结果，各类受弹性缺陷（如氧空位或任何其他弹性偶极子）自发应力作用的铁电纳米颗粒会产生强化学压，可引起致密铁电纳米复合材料的巨大电热响应。我们已表明，所研究的无铅致密纳米复合材料的优势在于：铁电纳米颗粒中的尺寸效应使电热制冷温度良好可调，以及易于通过电场控制高热电冷却。这使致密铁电纳米复合材料有望用于常规与创新电子元件的冷却，例如具有高温超导体沟道的 FETs。
引用
@article{arxiv.2309.03187,
title = {Size-Induced High Electrocaloric Response of Dense Ferroelectric Nanocomposites},
author = {Anna N. Morozovska and Oleksandr S. Pylypchuk and Serhii Ivanchenko and Eugene A. Eliseev and Hanna V. Shevliakova and Lubomir Korolevich and Lesya P. Yurchenko and Oleksandr V. Shyrokov and Nicholas V. Morozovsky and Vladimir N. Poroshin and Zdravko Kutnjak and Victor V. Vainberg},
journal= {arXiv preprint arXiv:2309.03187},
year = {2024}
}
备注
42 pages, including 7 figures and 3 appendices