论文部分内容阅读
铁电体及铁电薄膜是一类重要的功能性材料,具有良好的铁电性、压电性、热释电性、电光及非线性光学等特性。铁电体的分布很广,目前已知具有铁电性的晶体多达上千种。铁电体早在20世纪40年代就引起了物理学界和材料学界的关注。研究表明,铁电体在绝热去极化过程中,温度随之发生变化,可以达到制冷的效果。基于Landau-Devonshire热动力学相变理论,本文运用MATLAB软件对PbTiO3的块体材料&薄膜材料与PbZr1-xTixO3(x=0.5,0.6,0.7,0.8,0.9)块体材料进行了计算,研究了铁电相变附近的极化强度、电熵、熵变、比热容与温度、电场的关系。PbTiO3块体在居里温度769 K出现了一级铁电(?)顺电转变。700K时其矫顽场为25 MV/m。强的电场使得PbTiO3块体材料的一级相变逐渐转变为二级连续相变,且相变在更高的温度发生。PbTiO3薄膜材料,相变为二级相变PTO薄膜材料熵值减小,熵变也相应减少。随着电场的增强,比热容减小。其中块体的绝热温变△Tad与制冷热容RC最大,分别为4.76 K与94.1 kJ m-3K-1。而且,对于PTO薄膜,分析得出张应力使其相变温度降低,而压应力与张应力作用相反。PZT块体在居里温度依次是665K、691K、713K、729K、740 K出现了一级铁电(?)顺电转变。强的电场使得PZT块体材料的一级相变逐渐转变为二级连续相变,且相变在更高的温度发生。随着电场的增强,PZT块体材料比热容减小,但对应的温度向高温方向移动,熵值却随着电场的增大而增强。随着Ti含量的增加,熵变的最大值在逐步增加。由此可见,富锆PZT块体的最大电热温变出现在材料的居里点以上,即当材料由铁电相向顺电相转变之上的200 K具有最大的电热效应。