铁电薄膜铁电性能的表征-南京大学

“铁电薄膜”资料汇编目录一、PZT铁电薄膜的制备与性能研究二、钙钛矿铁电薄膜异质结的结构及光、电性能研究三、铁电薄膜材料综述四、铁电薄膜畴结构及畴动力学的透射电子显微学研究五、铁电薄膜制备及新型铁电存储器研究六、金属有机化学气相沉积制备铁电薄膜材料研究进展PZT铁电薄膜的制备与性能研究铁电材料在传感器、存储器、换能器等众多领域有着广泛的应用。

其中，PZT（铅锆钛酸盐）铁电薄膜由于其优异的铁电、压电性能，被广泛应用于微电子、光电子和微纳器件等领域。

本文将重点探讨PZT 铁电薄膜的制备技术及其性能研究。

目前，制备PZT铁电薄膜的方法主要有溶胶-凝胶法（Sol-Gel）、物理气相沉积法（PVD）、化学气相沉积法（CVD）等。

溶胶-凝胶法：该方法是将金属醇盐或无机盐经过溶液、溶胶、凝胶等过程，然后在低温下热处理，制备成薄膜。

溶胶-凝胶法的优点是制备工艺简单，容易控制薄膜的成分和结构，但是制备的薄膜厚度通常较薄。

物理气相沉积法：该方法主要包括真空蒸发、溅射和离子束沉积等。

这些方法可以在较高的温度下，将靶材的原子或分子沉积到基片上形成薄膜。

物理气相沉积法的优点是制备的薄膜纯度高，厚度均匀，但是设备昂贵，工艺复杂。

化学气相沉积法：该方法是利用化学反应，将气态的原料在基片上沉积成膜。

化学气相沉积法的优点是制备温度低，薄膜质量高，但是反应过程中难以控制薄膜的成分和结构。

PZT铁电薄膜的性能主要包括铁电、压电、介电等性能。

这些性能与薄膜的成分、结构和制备工艺密切相关。

铁电性能：PZT铁电薄膜具有优异的铁电性能，其自发极化强度高，剩余极化强度大，矫顽场强，这些性能使其在传感器和存储器等领域具有广泛的应用前景。

压电性能：PZT铁电薄膜同时也具有良好的压电性能，能够将机械能转换为电能，或者将电能转换为机械能。

这一特性使其在声波探测、振动能采集等领域具有广泛的应用。

介电性能：PZT铁电薄膜的介电性能也较好，其介电常数和介电损耗随温度和频率的变化而变化，这一特性使其在电子器件和微波器件等领域具有一定的应用价值。

铁电薄膜材料铁电薄膜材料是一种具有铁电性质的薄膜材料。

铁电性是指一种物质在外电场作用下能够产生电偶极矩，并且在去除电场时能够保持电偶极矩的性质。

铁电薄膜材料由于其特殊的性质，在电子器件、储能器件、传感器等领域具有广泛的应用前景。

铁电薄膜材料可以通过多种方法制备，常见的方法包括溶液法、物理气相沉积法和分子束外延法等。

这些方法能够在基底上制备出高质量的铁电薄膜材料，并且具有较好的晶体结构和界面质量。

其中，溶液法是一种简单、经济的制备方法，可以制备出大面积、均匀的铁电薄膜材料。

铁电薄膜材料的铁电性质使其在电子器件中具有重要的应用。

例如，铁电薄膜材料可以用于制备非易失性存储器，这种存储器具有快速的读写速度和较低的功耗。

此外，铁电薄膜材料还可以用于制备压电传感器，用于测量压力、形变等物理量。

此外，铁电薄膜材料还可以应用于能量转换器件，如压电发电机和压电陶瓷换能器等。

铁电薄膜材料的研究也取得了一些重要进展。

例如，研究人员通过控制铁电薄膜材料的组分和结构，实现了对其铁电性能的调控。

此外，研究人员还探索了新型的铁电薄膜材料，并研究了其在电子器件中的应用。

这些研究为铁电薄膜材料的应用拓展提供了新的思路和方法。

然而，铁电薄膜材料在应用过程中还存在一些问题。

首先，铁电薄膜材料的制备工艺复杂，制备过程中易受到基底表面的影响，导致薄膜质量不稳定。

其次，铁电薄膜材料的性能稳定性有限，容易受到温度、湿度等环境因素的影响。

此外，铁电薄膜材料的电偶极矩随时间的演化也是一个研究的热点问题。

为了解决这些问题，研究人员正在不断努力。

他们通过优化制备工艺，提高铁电薄膜材料的质量稳定性。

此外，研究人员还致力于开发新型的铁电薄膜材料，以提高其性能和稳定性。

同时，研究人员也在探索新的应用领域，如光电子器件和生物传感器等。

铁电薄膜材料具有独特的铁电性质，在电子器件、储能器件、传感器等领域具有重要的应用前景。

虽然在应用过程中还存在一些问题，但通过研究人员的不断努力，相信这些问题将会逐渐得到解决。

南京大学固体微结构物理国家重点实验室2014年开放课题指南南京大学固体微结构物理国家重点实验室开放课题主要支持微结构科学技术领域中的基础性研究工作和某些应用基础研究工作。

特别是具有创新科学思想或在某一方面进行深入而系统研究的创新性课题。

并鼓励进行学科交叉，如物理学与化学、材料科学、生命科学、地球科学等其它学科的交叉结合研究，以及实验与理论相结合的研究。

根据近年来本实验室的研究方向和仪器设备条件，实验室将在2014年优先支持下列研究方向：(一)人工微结构科学与工程学: 优先资助的课题内容包括：准位相匹配材料及物理；光子晶体设计与制备、表征等；左手材料设计与制备、表征等；微结构金属材料；量子顺电体掺杂和序参量涨落行为；铁电起源与铁电疲劳；铁电体在应力下的行为等方面的研究课题。

(二)量子调控的电子学: 优先支持各类量子比特与量子纠缠方面的基础性研究,支持磁通量子比特中的奇异量子相干现象的观测与研究；低维体系中的自旋的产生、输运与量子行为观测与调控；单光子产生、传输与纠缠等。

优先支持关联电子系统与超导电子学的研究，特别是新超导基材料与超导机理的探索等；优先资助在Josephson 效应研究及Qbit制备领域的研究课题,特别优先资助具有强的制备Josephson器件的课题，优先资助固体微结构量子效应及量子调控方面的其它新思想、新方法的研究课题。

(三)纳米材料与物理：优先资助那些在零维、一维、二维和三维纳米材料制备、表征与性能的课题；优先资助磁电子学和自旋电子学材料设计、制备和表征方面的研究课题；特别是具有高性能如高磁熵变、高磁电阻率和低饱和场、高低频软磁复合材料等的研究；优先资助自旋交换偏置材料的研究；优先资助以团簇为基本组装单元的纳米结构的制备过程和物理机制的研究；优先资助过渡金属混合团簇的结构和磁性的理论研究。

(四)晶体生长与相变动力学：优先资助近平衡与非平衡条件下晶体生长中的非线性物理现象及其微观机制的研究；优先资助对铁电、铁弹及其他类型相变动力学的物理过程的研究；优先资助利用纳米压印等技术研究功能高分子纳米图案化、结构转变、以及纳米粒子与生物膜的相互作用等问题。

《Bi4Ti3O12母相铁电薄膜的能源效应与调控机理》篇一一、引言随着科技的发展，铁电材料因其独特的物理性质和潜在的应用价值，已成为现代电子学和能源科学的重要研究对象。

其中，Bi4Ti3O12母相铁电薄膜因其卓越的铁电性能和优异的热稳定性，在能源存储、非易失性存储器、以及传感器等领域有着广泛的应用前景。

本文将重点探讨Bi4Ti3O12母相铁电薄膜的能源效应及其调控机理。

二、Bi4Ti3O12母相铁电薄膜的能源效应Bi4Ti3O12母相铁电薄膜具有显著的能源效应，主要表现在以下几个方面：1. 能量存储：Bi4Ti3O12铁电薄膜具有良好的铁电性，可以在电场作用下储存大量能量。

其高介电常数和低介电损耗的特性使得其在电容器的应用中具有很高的潜力，能够有效地实现能量存储。

2. 光伏效应：Bi4Ti3O12铁电薄膜在光照条件下可以产生光生电压，即光伏效应。

这一特性使得其可以应用于太阳能电池等光电器件中，实现光能到电能的转换。

3. 压电效应：Bi4Ti3O12铁电薄膜具有优异的压电性能，能够将机械应力转化为电能。

这一特性使得其在传感器、振动能量收集器等领域具有广泛的应用前景。

三、Bi4Ti3O12母相铁电薄膜的调控机理Bi4Ti3O12母相铁电薄膜的调控机理主要涉及以下几个方面：1. 成分调控：通过调整Bi4Ti3O12铁电薄膜的成分，可以改变其晶体结构和电子结构，进而影响其铁电性能。

例如，引入其他元素可以改变Bi4Ti3O12的相结构，提高其铁电性能。

2. 结构调控：通过控制薄膜的生长条件，如基底温度、气氛等，可以调整Bi4Ti3O12铁电薄膜的微观结构，如晶粒大小、取向等。

这些微观结构的变化会直接影响到其铁电性能。

3. 电场调控：通过施加外电场，可以改变Bi4Ti3O12铁电薄膜的极化状态，实现对其铁电性能的调控。

这一过程涉及到电子在材料内部的移动和分布，以及与晶格结构的相互作用。

四、Bi4Ti3O12母相铁电薄膜的应用前景Bi4Ti3O12母相铁电薄膜因其独特的能源效应和可调控的铁电性能，在多个领域具有广泛的应用前景。

铁电性吴超 131120120 物理学【引言】铁电体是这样一类晶体:在一定温度范围内存在自发极化,自发极化具有两个或多个可能的取向,其取向可能随电场而转向.铁电体并不含“铁”,只是它与铁磁体具有磁滞回线相类似，具有电滞回线，因而称为铁电体。

在某一温度以上，它为顺电相，无铁电性，其介电常数服从居里-外斯（Curit-Weiss）定律。

铁电相与顺电相之间的转变通常称为铁电相变，该温度称为居里温度或居里点Tc。

铁电体即使在没有外界电场作用下，内部也会出现极化，这种极化称为自发极化。

自发极化的出现是与这一类材料的晶体结构有关的。

晶体的对称性可以划分为32种点群。

在无中心对称的21种晶体类型种除432点群外其余20种都有压电效应，而这20种压电晶体中又有10种具热释电现象。

热释电晶体是具有自发极化的晶体，但因表面电荷的抵偿作用，其极化电矩不能显示出来，只有当温度改变，电矩（即极化强度）发生变化，才能显示固有的极化，这可以通过测量一闭合回路中流动的电荷来观测。

热释电就是指改变温度才能显示电极化的现象，铁电体又是热释电晶体中的一小类，其特点就是自发极化强度可因电场作用而反向，因而极化强度和电场E 之间形成电滞回线是铁电体的一个主要特性。

自发极化可用矢量来描述，自发极化出现在晶体中造成一个特殊的方向。

晶体中，每个晶胞中原子的构型使正负电荷重心沿这个特殊方向发生相对位移，使电荷正负重心不重合，形成电偶极矩。

整个晶体在该方向上呈现极性，一端为正，一端为负。

在其正负端分别有一层正和负的束缚电荷。

束缚电荷产生的电场在晶体内部与极化反向（称为退极化场），使静电能升高，在受机械约束时，伴随着自发极化的应变还将使应变能增加，所以均匀极化的状态是不稳定的，晶体将分成若干小区域，每个小区域内部电偶极子沿同一方向，但各个小区域电偶极子方向不同，这些小区域称为电畴或畴，畴的间界叫畴壁。

畴的出现使晶体的静电能和应变能降低，但畴壁的存在引入了畴壁能。

A Thesis Submitted in Partial Fulfillment of the Requirementsfor the Degree of Master of EngineeringAutomatic System for Measuring the Electrical Parameters of Ferroelectric MaterialsCandidate ：Han ZhenMajor ：Microelectronics and Solid State Electronics Supervisor：Professor Zeng YikeHuazhong University of Science and TechnologyWuhan 430074, P.R. ChinaMay, 2008独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。

对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到，本声明的法律结果由本人承担。

学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

保密□，在_____年解密后适用本授权书。

本论文属于不保密□。

（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日摘要铁电材料的电性能主要由电滞回线、I-V特性和开关特性等反映出来。

铁电材料在电极化强度与电场强度关系上呈现电滞回线，在电流与电压关系上呈现I-V特性，在电流与时间关系上呈现开关特性。

铁电薄膜技术下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。

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其核心流程主要包括以下步骤：**制备工艺流程：**①选材设计：根据应用需求选择合适的铁电材料，如PZT（钛酸铅锆酸盐）、BST（钛酸锶钡）等。

②薄膜沉积：采用多种方法之一沉积薄膜，常见方法有溶胶-凝胶法、磁控溅射法、脉冲激光沉积(PLD)、分子束外延(MBE)等。

这一步骤涉及将材料蒸发或溶解后再沉积到基底上，形成均匀薄层。

③退火处理：沉积后的薄膜需经过退火处理，以提高其结晶度和改善电学性能。

温度和时间的选择对薄膜质量至关重要。

④性能表征：通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等手段，分析薄膜的晶体结构、形貌及电性能，如介电常数、漏电流密度和极化特性。

⑤微结构调控：通过调整工艺参数，如沉积速率、气氛、基底温度等，优化薄膜的微结构，以达到预期的铁电性能。

**应用开发流程：**①器件设计：根据铁电薄膜特性，设计相应的器件结构，如铁电存储器、压电器件、传感器等。

②器件制备：将铁电薄膜集成至器件中，包括图案化、电极制作等微纳加工步骤。

《铁性薄膜电、磁、热性能调控与机理研究》篇一一、引言随着科技的不断进步，铁性薄膜在微电子、传感器和磁存储等领域的广泛应用引起了研究者的极大兴趣。

铁性薄膜具有电、磁、热等多重性能，其性能的调控对于优化器件性能和拓展应用领域具有重要意义。

本文旨在研究铁性薄膜的电、磁、热性能调控及其机理，为相关领域的研究和应用提供理论依据。

二、铁性薄膜的电性能调控与机理研究铁性薄膜的电性能主要包括导电性能和介电性能。

通过改变薄膜的成分、结构、厚度以及掺杂等手段，可以实现对其电性能的有效调控。

首先，通过调整薄膜的成分和结构，可以改变其电子能级分布和载流子浓度，从而影响其导电性能。

例如，通过调整过渡金属元素的掺杂比例，可以有效地改变薄膜的电阻率和电导率。

此外，薄膜的微观结构，如晶粒尺寸、晶界等也会对其电性能产生重要影响。

其次，介电性能是铁性薄膜的另一个重要电性能。

通过改变薄膜的介电常数和介电损耗，可以优化其在高频电路和电容器等器件中的应用。

通过引入氧空位、掺杂等手段，可以有效地调控薄膜的介电性能。

三、铁性薄膜的磁性能调控与机理研究铁性薄膜的磁性能是其重要的物理性质之一。

通过调整薄膜的成分、厚度、结晶度和外部磁场等手段，可以实现对其磁性能的有效调控。

首先，通过改变薄膜的成分和厚度，可以调整其磁化强度和矫顽力。

例如，通过调整铁、钴等磁性元素的含量，可以有效地改变薄膜的饱和磁化强度和磁各向异性。

此外，薄膜的厚度也会对其磁性能产生影响，薄膜厚度的变化会导致磁畴结构的变化，从而影响其磁性能。

其次，外部磁场对铁性薄膜的磁性能具有重要影响。

通过施加外部磁场，可以改变薄膜的磁化方向和磁畴结构，从而实现对其磁性能的调控。

此外，通过引入应力、温度等外部因素，也可以对薄膜的磁性能进行调控。

四、铁性薄膜的热性能调控与机理研究铁性薄膜的热性能主要包括热导率和热稳定性。

通过改变薄膜的成分、结构以及制备工艺等手段，可以实现对热性能的有效调控。

首先，通过调整薄膜的成分和结构，可以改变其热导率。

苏州大学硕士学位论文铁电薄膜的物理性质研究姓名：姚东来申请学位级别：硕士专业：凝聚态物理指导教师：李振亚2002.5.1铁电薄膜的物理性质研究摘要摘要我们应用平均场、有效场等方法，在横场伊辛模型框架内，考虑赝自旋间长程相互作用和界面效应，对铁电薄膜、双层薄膜的相变、热释电、介电，以及电滞回线等，■性质进行了较深入的研究。

我们首先应用有效场理论，在横场伊辛模型的框架内研究了赝自旋ｓ＝１／２的具有长程相互作用的铁电薄膜的相变性质。

研究了居里温度与薄膜厚度、表面赝自旋交换相互作用强度及横场的关系。

同时还考察了长程相互作用对居里温度和临界横场的影响：界面、长程相互作用及横场对铁电双层膜的热电性质和介电性质的影响在本文的第三部分我们作了较为详细的研究。

、我们发现，在相变温度以下，随着双层薄膜的界面耦合的减弱，铁电双层薄膜的热电系数和介电极化率增加。

随着长程相互作用的减弱，铁电双层薄膜的热电系数和介电极化率增加。

我们还发现，较强的长程相互作用，较大的横场以及相对较弱的界面耦合作用将会导致铁电双层薄膜的热电系数和介电极化率的某些峰消失，这可以用来解释在实验中常常观测不到热释电系数和介电极化率的某些峰值的原因。

对反铁电界面耦合的铁电双层结构薄膜的内禀电滞回线研究中，我们发现在适当的条件下，能出现多态电滞回线。

我们考察了薄膜厚度、界面耦合强度和温度对铁电双层薄膜电滞回线的影响。

同时我们还研究了量子效应对多态电滞回线的影响，量子效应的增强会导致电滞回线由三条回线变成单个回线。

Ａ／关键词：铁电薄膜、铁电双层薄膜、热释电系数、介电极化率、多态电滞回线作者：姚东来导师：李振亚教授铁电薄膜的物理性质研究ＡｂｓｔｒａｃｔＡｂｓｔｒａｃｔＷｉｔｈｉｎｔｈｅｆｒａｍｅｗｏｒｋｏｆｔｈｅＴＩＭ（ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅｆｉｅｌｄｍｏｄｅｌ），ｕｓｉｎｇｔｈｅＥＦＴ（ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｆｉｅｌｄｔｈｅｏｒｙ）ａｎｄｔｈｅＭＦＴ（ｍｅａｎｆｉｅｌｄｔｈｅｏｒｙ），ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｔｈｅｌｏｎｇ—ｒａｎｇｅｅｆｆｅｃｔｓａｎｄｔｈｅｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌｅｆｆｅｃｔ，ｗｅｓｔｕｄｉｅｄｔｈｅｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃｔｈｉｎｆｉｌｍ，ｐｙｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔａｎｄｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｓｕｓｃｅｐｔｉｂｉｌｉｔｙａｎｄｔｒｉｐｌｅｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓｌｏｏｐｏｆｔｈｅｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃｂｉｌａｙｅｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｌｙ．ＴｈｅＣｕｒｉｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｆｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃｆｉｌｍｓｉｓｓｔｕｄｉｅｄｕｓｉｎｇｓｐｉｎ一１／２ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅＩｓｉｎｇｍｏｄｅｌｗｉｔｈｌｏｎｇ—ｒａｎｇｅｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓｗｉｔｈｉｎｔｈｅｆｒａｍｅｗｏｒｋｏｆａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅ—ｆｉｅｌｄｔｈｅｏｒｙ．ＴｈｅｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅｏｆｔｈｅＣｕｒｉｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｎｔｈｅｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｆｔｈｅｆｉｌｍ，ｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｔｒａｎｓｖｅｒｓｅｆｉｅｌｄａｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．ＴｈｅｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅｏｆｔｈｅＣｕｒｉｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｔｈｅｃｒｉｔｉｃａｌｔｒａｎｓｖｅｒｓｅｆｉｅｌｄｏｎｔｈｅｌｏｎｇ－ｒａｎｇｅｅｘｐｏｎｅｎｔｉｓｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｌｏｎｇ—ｒａｎｇｅｅｆｆｅｃｔｓｏｎｔｈｅｐｙｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔａｎｄｓｕｓｃｅｐｔｉｂｉｌｉｔｙｏｆａｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃｂｉｌａｙｅｒｗｉｔｈａｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌｃｏｕｐｌｉｎｇａｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｂｙｕｓｅｏｆｔｈｅｔｒａｎｓｖｅｒｓｅｌｓｉｎｇｍｏｄｅｌｗｉｔｈｉｎｔｈｅｆｒａｍｅｗｏｒｋｏｆｍｅａｎｆｉｅｌｄｔｈｅｏｒｙ．Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｔｈｅｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌｃｏｕｐｌｉｎｇａｎｄｔｈｅｔｒａｎｓｖｅｒｓｅｆｉｅｌｄｏｎｔｈｅｐｙｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔａｎｄｓｕｓｃｅｐｔｉｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｂｉｌａｙｅｒａｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｂｙｔａｋｉｎｇｉｎｔｏａｃｃｏｕｎｔｔｈｅｌｏｎｇ—ｒａｎｇｅｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ．Ｉｔｉｓｆｏｕｎｄｔｈａｔｔｈｅｐｙｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔａｎｄｓｕｓｃｅｐｔｉｂｉｌｉｔｙｉｎｃｒｅａｓｅｗｉｔｈｔｈｅｄｅｃｒｅａｓｅｏｆｔｈｅｍａｇｎｉｔｕｄｅｏｆｔｈｅｌｏｎｇ・ｒａｎｇｅｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌｃｏｕｐｌｉｎｇｗｈｅｎｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｓｌｏｗｅｒｔｈａｎｔｈｅｐｈａｓｅｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．Ｗｅａｌｓｏｆｉｎｄｔｈａｔｔｈｅｓｔｒｏｎｇｌｏｎｇ—ｒａｎｇｅｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ，ｔｈｅｌａｒｇｅｔｒａｎｓｖｅｒｓｅｆｉｅｌｄ．ａｎｄｗｅａｋｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌｃｏｕｐｌｉｎｇｃａｌｌｌｅａｄｔｏｔｈｅｄｉｓａｐｐｅａｒａｎｃｅｏｆｓｏｍｅｏｆｔｈｅｐｅａｋｓｏｆｔｈｅｐｙｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔａｎｄｓｕｓｃｅｐｔｉｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃｂｉｌａｙｅｒ．Ｗｅｂｅｌｉｅｖｅｔｈａｔｉｔｉｓｔｈｅｒｅａｓｏｎｗｈｙｔｈｅｓｅｐｈｅｎｏｍｅｎａａｌｗａｙｓｔａｋｅｐｌａｃｅｉｎｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔｕｄｉｅｓ．ＴｈｅｉｎｔｒｉｎｓｉｃｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓｏｆａｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃｂｉｌａｙｅｒｗｉｔｈａｎａｎｔｉｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌｃｏｕｐｌｉｎｇｉｓｓｔｕｄｉｅｄｗｉｔｈｉｎｔｈｅｆｒａｍｅｗｏｒｋｏｆＴＩＭ．ＷｅｆｒｅｄｉｔｉｓｐｏｓｓｉｂｌｅｔｏｅｘｉｓｔｔｒｉｐｌｅＩＩ１．铁电薄膜的物理性质研究ｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓｌｏｏｐｓｏｎｃｅｔｈｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｔｈｅｔｗｏｓｌａｂｓａｒｅｓｅｌｅｃｔｅｄａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅｌｙ．Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｔｈｅｔｈｉｃｋｎｅｓｓ，ｔｈｅｉｎｔｅｒｒａｃｉａｌｃｏｕｐｌｉｎｇｃｏｎｓｔａｎｔａｎｄｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｎｔｈｅｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓｏｆｔｈｅｂｉｌａｙｅｒａｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｔｈｅｑｕａｎｔｕｍｅｆｆｅｃｔｏｎｔｈｅｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓｉｓａｌｓｏｅｘａｍｉｎｅｄ；ｉｔｉｓｆｏｕｎｄｔｈａｔｔｈｅｑｕａｎｔｕｍｅｆｆｅｃｔｃａｎｒｅｓｕｌｔｉｎｔｈｅｄｉｓａｐｐｅａｒａｎｃｅｏｆｔｈｅｍｕｌｔｉ—ｓｔａｔｅｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃｔｈｉｎｆｉｌｍ，ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃｂｉｌａｙｅｒｔｈｉｎｆｉｌｍ，ｐｙｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ，ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｓｕｓｃｅｐｔｉｂｉｌｉｔｙ，ｍｕｌｔｉ－ｓｔａｔｅｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓｌｏｏｐｓ．１１１Ａｕｔｈｏｒ：Ｄｏｎｇ—ＬａｉＹａｏＤｉｒｅｃｔｅｄｂｙＺｈｅｎ－ＹａＬｉ第一章序言§１．１选题背景铁电材料是指本身具有自发极化、且其自发极化的取向能随外加电场的改变而改变的材料。

铁电薄膜铁电性能的表征一、实验目的2、了解什么是铁电体，什么是电滞回线及其测最原理利方法；2、了解菲挥发铁电随机读取存储器的工作原理及性能表征。

二、实验原理1. 铁电体的特点(1)电滞回线铁电体的极化随外电场的变化而变化，但电场较强时，极化与电场之间呈非线性关系。

在电场作用卜•新畴成核长，畴壁移动，导致极化转向，在电场很弱时，极化线性地依赖于电场见图此时町逆的畴壁移动成为不可逆的，极化随电场的増加比线性段快。

当电场达到相应丁-B点值时，晶体成为单畴，极化趋于饱和。

电场进一步增强时，由于感应极化的增加，总极化仍然有所增大(BC段)。

如果趋于饱和后电场减小，极化将循CBD段曲线减小，以致当电场达到零时，晶体仍保留在宏观极化状态，线段0D表示的极化称为剩余极化耳，将线段CB外推到与极化轴相交于E,则线段0E为饱和自发极化如果电场反向，极化将随Z降低并改变方向，直到电场等丁某一值时，极化又将趋于饱和。

这一过程如曲线DFG所示，OF所代表的电场是使极化等于零的电场，称为矫顽场Ec。

电场在正负饱和度之间循坏一周时，极化与电场的关系如曲线CBDFGHC所示此曲线称为电滞回线。

V©图2测盘电路图电滞回线町以用图2的装置显示出来（这就是著名的Sawyer-Tower电路），以电晶体作介质的电容C’上的电压V*是加在示波器的水平电极板上，与C工串联一个恒定电容C）,（即普通电容），Cy上的电压Vy加在示波器的垂直电极板上，很容易证明Vy与铁电体的极化强度P 成正比，因而示波器显示的图象，纵坐标反映P的变化，而横坐标匕与加在铁电体上外电场强成正比，因而就町直接观测到P-E的电滞回线。

卜面证明％，和P的正比关系，因式中3为图中电源V的角频率；C x = 6^, W为铁电体的介电常数，勺为真空的介电常数，S为平板电容C*的面积，〃为平行平板间距离，代入上式得：务=訴=等卜等E根据电磁学P=£o（e—1）EQ =£QX E对于铁电体，e» 1,故有后一近似等式，代入上式，因S与Cy都是常数.故Vy与P成正比。

铁电薄膜铁电特性的表征吕光鑫 匡亚明学院141242003实验目的1. 了解什么晁联电休汁卜么是跑祈何找及浜测量除理和力・袪. 瓷『解那用舱飲ill 融机谟啦殍怖歸豹JL 作总理茂性陡农泄"实验原理L 按曲師特点 （D 电诩回蜒欣电体韵槻化随外电场的变化而变仏但电场较型时我化口电场之间呈前戲性矣孔昏 电场作书下斷畤厲核长从圖壁楼动冯疑极化转向住电场從剝时我化线性地依純干电场（Jtffl IX £ 3加段）•此时可逆的两鳖移动成対不可逆的.橇化阻电扬的增加叱线吐段快: 当电砒到相直于H 点值瞅总犠化帕童有折增川BC 動井起于fefr,如里趟于楂和訓 场减小+檢化榔稠（7JD 與曲线SE 小J 久致岂巾场达到零时•晶怖仍惺周布宏观械化狀东■线理 PD 农乐的概化称対擱兪楼ItPM 氏rmwiMitpolaridon 人 蔣纯段（B 外推剖弓楼亿轴相交 ” E 用战段CE 为饱和自发扱化尸注如果电糯反向点化耕甌之降低井改变方向•直到电场 等「苴 熾IM*融化乂欝趋」•忸和。

这 过用皿曲域DFG 所示+DF 附札表的电场宦便按化竽于序的电场+称为蟒瑜场E （Covvn.he field ）•电场在正负帼和悄之间循环一周时.機化弓 电场的黃束如曲就CBDFGHC #示.此曲段轄为电和阿tVHyslgii 1啊人胞莆冋纯对以用图0 21的装胃显示岀来（这証咅名的Sa 営T>W 电鬲几以磯陀晶休 作介就的电容E 上的电压匕肚加即不敲器的水平电槻板上为与C 申联一牛恒定电即韩通电蓉 g 上的电圧V ；期杞示波器的建直电機板上•很容易证期卩丫与铁屯体的眾化强度 尸礦止l 血母波器显示的用慢•纵坐林*砥P 的变化・而檀坐林叭P 加花铁电怀上外电 场苗减圧比個丽就町直接观测到FE 的电滯回纯*下面址期「f1> V 为止叱盂埶国成屮4为閨中卩源「們和顿申川『一*于话划钗:业休的介■电常故代•内真空的介电常垂3沖 平板电毎G 的面积詛切T 行¥板问竝离*代入<10,2-1 >式醫:P=t （（ — l>F^e tE —« jfE 对F ■法电杠》1*故仃心1近IUT 式.代Atm? 2）5<-|A| E 与t\祁Ji 常数.故V”与P锻止比<10.2-2）（10.2-JJ<L0.2-D1(2)居里点Te为温度高于桨一临界温戍八时•品休的斎电性浦失.这一温度称为铁电体的居里点。

铁电薄膜半导体
铁电薄膜半导体是一种具有铁电性质的薄膜半导体材料。

铁电性指的是该材料在外加电场作用下可以产生自发极化，即电偶极矩的正负方向可以反转。

这种特性使得铁电薄膜半导体在电子器件领域有着重要的应用潜力。

铁电薄膜半导体具有如下特点：
1. 铁电性能稳定：铁电性质在材料中具有较好的稳定性，能够在高温、高电场等极端条件下保持其性能。

2. 电响应速度快：铁电薄膜半导体可以在纳秒级别内实现自发极化的正负翻转，具有较快的响应速度。

3. 可控性强：通过外加电场可以精确控制铁电薄膜半导体的电极化方向和大小，从而实现对材料性能的精确调控。

4. 可重复使用：铁电薄膜半导体可以在多次电极化和解极化过程中保持其铁电性能，具有可重复使用的特点。

铁电薄膜半导体在数据存储、传感器、电容器和非易失性存储器等领域有着广泛的应用。

BaTiO3铁电纳米膜制备及物性和微结构表征朱信华;朱健民;刘治国;闵乃本【期刊名称】《电子显微学报》【年(卷),期】2009(28)2【摘要】采用脉冲激光淀积法在硅基氧化铝纳米有序孔膜版介质上(膜版孔径平均尺寸20 nm,内生长Pt纳米线作为底电极一部分)制备了BaTiO3铁电纳米膜,并对其物性(铁电和介电性能)和微结构进行了表征.结果表明厚度170 nm BaTiO3铁电膜的介电常数,随着测量频率的增加(103Hz至106 Hz),从400缓慢下降到350;介电损耗在低频区域(103～105Hz)从0.029缓慢增加到0.036,而在高频率区域(＞105Hz)后,则迅速增加到0.07.这是由于BaTiO3铁电薄膜的介电驰豫极化引起的.电滞回线测量结果表明,该薄膜的剩余极化强度为17μC/cm2,矫顽场强为175kV/cm.剖面扫描透射电子显微镜(STEM)图像表明,BaTiO3纳米铁电薄膜与底电极Pt纳米线直接相连接,它们之间的界面呈现一定程度的弯曲.选区电子衍射图和高分辨电子显微像均表明BaTiO3铁电薄膜具有钙钛矿型结构.在BaTiO3纳米铁电薄膜退火晶化处理后,部分Pt纳米线的再生长导致顶端出现分枝展宽现象.为了兼顾氧化铝纳米有序孔膜版内的金属纳米线有序分布和BaTiO3纳米薄膜结晶度,合适的退火温度是制备工艺过程的关键因素.【总页数】6页(P180-185)【作者】朱信华;朱健民;刘治国;闵乃本【作者单位】南京大学物理系固体微结构物理国家重点实验室,江苏,南京,210093;南京大学物理系固体微结构物理国家重点实验室,江苏,南京,210093;南京大学物理系固体微结构物理国家重点实验室,江苏,南京,210093;南京大学物理系固体微结构物理国家重点实验室,江苏,南京,210093【正文语种】中文【中图分类】TM22+3;TB383;TN16;TG115.21+5.3【相关文献】1.铁电纳米结构的浸渍涂敷法制备和微结构STEM表征 [J], 朱信华;朱健民;周舜华;刘治国2.前驱物性质对PMN-PT弛豫铁电薄膜制备的影响 [J], 王歆;庄志强;陆裕东3.纳米结构铁电膜的制备和物性及微结构表征 [J], 朱信华;宋晔;杭启明;朱健民;周顺华;刘治国4.BaTiO3纳米纤维微结构和压电性能表征及其三维畴变观测 [J], 刘志远; 李俊鹏; 朱哲5.BaTiO3纳米纤维微结构和压电性能表征及其三维畴变观测 [J], 刘志远; 李俊鹏; 朱哲因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

1.材料结构的含义
材料结构，是指组成材料的原子(或离子、分子) 相互结合的方式或构成的形式(这些形式称为结构要素) 以及结构要素按一定次序的组合、排列及相互间的各种联系。

不同材料有各种不同的结构要素，例如材料各种各样的相、组织、缺陷、单体、大分子链等都属于材料的结构要素。

2.缺陷的含义
3.ZrPbTiO3压电陶瓷的制备
固相烧结法是PZT铁电材料传统的合成方法,铁电陶瓷的性能与烧结工艺及微观结构密切相关，合成压电陶瓷的过程是化学反应进行的过程。

这种化学反应不是在熔融状态下进行的，而是在比熔点低的温度下,利用固体晶粒间的扩散来完成的,这种反应称为“固相反应
4.那些现代技术可以分辨晶体与非晶体
1.用X射线衍射法进行辨别。

根据产生的图谱，看该物质得内部结构是否规则，若规则即为晶体。

2. 电子显微镜对晶体内部结构进行观察和照相
5.解释高分子是混合物
高分子之所以是混合物是因为合成高分子材料时很难得到分子质量和结构完全均一的组分,经常得到的是分子量在一定范围内的混合物
6.英文专业一篇Nature文献关于金属薄膜生长运用所学知识解释其原理
7.如何提高汽车发动机效率，预计能达到多少效率值
8.三元相图LiMnPO4。