铁电薄膜超晶格的静态与动态性质
材料科学
2007-05-23 v1
摘要
发展了铁电薄膜超晶格的热力学理论。自由能函数采用超晶格模型写出，其中一种铁电材料的c畴层与另一种铁电材料的a畴层交替排列。我们假设界面是完美尖锐的，且这些界面处的极化为零。考虑了薄膜中应力以及退极化场引起的自由能系数的重整化，以及极化梯度系数的重整化。通过自由能泛函最小化得到的欧拉-拉格朗日方程的解，确定了平衡的非均匀极化温度及其厚度依赖性。证明了厚度诱导铁电相变的存在，其相变温度和临界层厚度依赖于畴取向。计算了"a/c"、"c/c"和"a/a"畴超晶格的条件，并用自由能密度系数和层厚度表达。计算得到的超晶格极化率在厚度诱导铁电相变温度处发散。该发散被证明是一些超晶格中观测到的巨介电响应的起源。该理论对PbTiO₃-Pb₁₋ₓLaₓTiO₃(x=0.28)超晶格中近期观测到的巨极化率的温度依赖性给出了极好的拟合。
引用
@article{arxiv.cond-mat/0004258,
title = {Static and dynamic properties of ferroelectric thin film multilayers},
author = {M. D. Glinchuk and E. A. Eliseev and V. A. Stephanovich and M. G. Karkut and R. Farhi},
journal= {arXiv preprint arXiv:cond-mat/0004258},
year = {2007}
}
备注
19 pages, 16 embedded postscript figures