晶界及晶粒取向?qū)﹁F電多晶材料力電耦合特性的影響.pdf

1、基于與時(shí)間相關(guān)的Ginzburg-Landau方程，在實(shí)空間下建立了鐵電多晶材料的三維相場(chǎng)模型，用于模擬鐵電多晶體在電場(chǎng)及應(yīng)力場(chǎng)下的非線性行為。利用相場(chǎng)模型，研究了晶界以及晶粒取向?qū)﹁F電多晶體力電耦合特性的影響。在相場(chǎng)模型中，分別將晶界看作介電體和鐵電半導(dǎo)體，認(rèn)為晶界處的極化為零，來(lái)描述晶界與晶粒內(nèi)部的不同。在晶界為介電體時(shí)，晶粒內(nèi)存在很大的退極化場(chǎng)，這會(huì)導(dǎo)致對(duì)矯頑場(chǎng)、翻轉(zhuǎn)行為、壓電性及介電性的改變。模擬結(jié)果表明矯頑場(chǎng)以及剩余極化隨著晶

2、界厚度的增加而減小，而壓電系數(shù)和介電系數(shù)都隨著它增大而增大。同時(shí)，發(fā)現(xiàn)晶粒取向會(huì)對(duì)鐵電多晶體的極化翻轉(zhuǎn)產(chǎn)生很大的影響。當(dāng)晶粒取向隨機(jī)時(shí)，疇變從晶角比較大的晶粒開(kāi)始;當(dāng)晶粒取向一致時(shí)，新疇形核在材料與晶界的交界面處最先發(fā)生。由于晶粒取向的影響，晶粒排列均勻的鐵電多晶體的矯頑場(chǎng)、剩余極化以及應(yīng)變的大小要比晶粒排列隨機(jī)的大。當(dāng)晶界為半導(dǎo)體時(shí)，晶粒近乎于等勢(shì)體，導(dǎo)致晶粒不易于極化;但利于極化翻轉(zhuǎn)，矯頑場(chǎng)、剩余極化都變小，而且在一定電場(chǎng)范圍內(nèi)，鐵