四方-正交鐵電材料微觀疇結(jié)構的非傳統(tǒng)相場方法研究.pdf

1、鐵電材料的微觀結(jié)構一定程度決定了鐵電材料的宏觀性能，對其進行微觀結(jié)構的模擬在材料設計方面具有非常重要的意義。傳統(tǒng)相場方法作為鐵電材料微觀結(jié)構模擬強有力的方法，因其所需材料參數(shù)多，能量勢阱及其對稱性不明顯等局限性，嚴重阻礙了鐵電材料，尤其是新型鐵電材料微觀結(jié)構的研究。為了克服這些困難，本論文發(fā)展了一套適用于鈦酸鋇四方相和正交相鐵電材料的非傳統(tǒng)相場方法，并使用這個方法研究了四方相和正交相鐵電疇結(jié)構、電疇在外力電場作用下的演化、以及疇界能對其

2、微觀電疇結(jié)構的影響，主要研究工作及結(jié)論如下：
　　第一、建立了適用于四方相和正交相的非傳統(tǒng)相場理論框架?；阼F電材料變體的特征函數(shù)，用其作為相場模擬的序參數(shù)，構造出了關于鐵電變體的各向異性能，并用之代替?zhèn)鹘y(tǒng)相場方法中描述鐵電材料內(nèi)能的高次多項式，發(fā)展了適用于四方相和正交相鐵電疇結(jié)構的非傳統(tǒng)相場方法。所發(fā)展的非傳統(tǒng)相場方法所需參數(shù)少，能描述鐵電材料變體多勢阱結(jié)構，且具有勢阱結(jié)構和對稱性明顯等優(yōu)點。
　　第二、使用發(fā)展起來的非傳

3、統(tǒng)相場方法，模擬分析了四方相鐵電材料微觀電疇結(jié)構。應用非傳統(tǒng)相場方法模擬了鐵電疇成核長大、在外力電場作用下的演化、以及分析疇界能對鐵電材料微觀結(jié)構的影響，研究結(jié)果顯示四方鐵電相形成穩(wěn)定的層片狀結(jié)構，形成的90°和180°鐵電疇壁方向分別沿<110>和<010>，很好的解釋了一系列實驗觀測結(jié)果；疇結(jié)構演化結(jié)果顯示電場作用下能發(fā)生90°和180°翻轉(zhuǎn)，力場作用只能發(fā)生90°鐵電疇翻轉(zhuǎn)，通過應變可以調(diào)控鐵電變體的體積分數(shù)；疇界能對鐵電疇微觀結(jié)

4、構的研究結(jié)果顯示疇界能增大時會出現(xiàn)周期性閉合鐵電疇，其能夠降低體系的退極化能，疇壁處能量最大，且應力σ11、σ22、σ12和應變ε11、ε22、ε12在疇壁處出現(xiàn)最值，由此提出可以根據(jù)應力應變的分布特點來確定四方相疇壁的位置和種類。
　　第三、使用發(fā)展的非傳統(tǒng)相場方法模擬分析了正交相鐵電材料微觀電疇結(jié)構，結(jié)果發(fā)現(xiàn)正交相鐵電材料中能形成60°、90°、120°和180°鐵電疇，且60°鐵電疇疇壁沒有固定方向，90°疇壁沿<010>分