鐵電薄膜相變性質(zhì)的高階格林函數(shù)研究.pdf

1、鐵電薄膜與相應(yīng)的塊體材料相比具有一系列優(yōu)良的特殊性質(zhì)，例如鐵電性、壓電性、介電性、熱釋電性、熱光效應(yīng)、電光效應(yīng)、聲光效應(yīng)、光折變效應(yīng)以及非線性光學(xué)效應(yīng)等，在現(xiàn)代光電子學(xué)和微電子學(xué)兩大領(lǐng)域中均具有重要的或潛在的應(yīng)用價值，所以受到物理學(xué)家和材料學(xué)家的廣泛關(guān)注。鐵電薄膜的物理性質(zhì)不同于相應(yīng)的塊體材料，有時即使材料和成分一樣、制備工藝過程細節(jié)完全相同，但所有研究結(jié)果表明仍然存在一些個體的差異。導(dǎo)致這種情況的原因有可能是由于薄膜制備過程中受到雜質(zhì)

2、、缺陷、表面應(yīng)力和界面應(yīng)力以及不同組成成分間的界面效應(yīng)等眾多因素的影響，也有可能來源于薄膜不同結(jié)構(gòu)層之間的交換相互作用。因此不管是基礎(chǔ)實驗還是理論研究，對鐵電薄膜相變性質(zhì)的研究都具有重要的實際和理論意義?；谝陨显?，本論文基于橫場Ising模型，利用費米型格林函數(shù)方法研究了鐵電薄膜的相變性質(zhì)。
　　本論文的主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下：
　?。?）為了探討鐵電薄膜各交換相互作用和橫場參數(shù)以及薄膜層數(shù)對相圖的影響，特別是各交換相互

3、作用和橫場參數(shù)過渡值之間的內(nèi)在關(guān)系。本論文利用費米型格林函數(shù)方法系統(tǒng)地研究了鐵電薄膜體內(nèi)交換相互作用Jb、表面橫場?s和體內(nèi)橫場?b以及層數(shù)N對相圖的影響，并詳細地討論了當(dāng)薄膜系統(tǒng)由鐵電相占主導(dǎo)地位相圖（FPD）向順電相占主導(dǎo)地位相圖（PPD）轉(zhuǎn)變過程中各相互作用及橫場參數(shù)存在的過渡值特性。最后將體內(nèi)交換相互作用Jb和表面橫場?s以及體內(nèi)橫場?b的過渡值構(gòu)成的集合??J bc,?sc,?bc在三維過渡值參數(shù)空間??J b,?s,?b中以

4、曲面圖形式展示。同時，我們也將計算結(jié)果與通常平均場近似以及關(guān)聯(lián)有效場理論進行了對比。
　　（2）在關(guān)聯(lián)有效場理論的框架內(nèi)，將微分算子技術(shù)進行推廣研究了具有雙表面層的鐵電薄膜相變性質(zhì)。利用推導(dǎo)所獲得的一個解析通式方程詳細地討論了鐵電薄膜各交換相互作用和橫場參數(shù)以及薄膜層數(shù)對雙表面鐵電薄膜相圖的影響，并計算了各個相互作用參數(shù)的過渡值特性。通過與通常平均場理論近似進行比較，發(fā)現(xiàn)關(guān)聯(lián)有效場理論和高階格林函數(shù)一樣可以在某種程度上消減通常平均

5、場理論近似對鐵電薄膜鐵電性的夸大。
　?。?）本論文通過對比表面層數(shù)分別為單表面層、雙表面層時鐵電薄膜相圖中的不依賴于薄膜層數(shù)N的共同相交交點坐標(biāo)和各相互作用參數(shù)的過渡值特性，詳細地研究了薄膜的表面層數(shù)對鐵電薄膜相變性質(zhì)的影響。結(jié)果表明，在通常平均場近似、關(guān)聯(lián)有效場理論和費米型格林函數(shù)技術(shù)三種理論近似方法的框架內(nèi)，表面層數(shù)的改變必然會導(dǎo)致薄膜相圖中共同相交交點的坐標(biāo)發(fā)生變化，而當(dāng)體內(nèi)層數(shù)相同，表面層數(shù)的改變則不會改變薄膜各相互作用