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铁电体中偶极子的滞后对剩余极化的影响

曹万强 刘培朝 陈勇 潘瑞琨 祁亚军

铁电体中偶极子的滞后对剩余极化的影响

曹万强, 刘培朝, 陈勇, 潘瑞琨, 祁亚军
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-03-14
  • 修回日期:  2016-05-10
  • 刊出日期:  2016-07-05

铁电体中偶极子的滞后对剩余极化的影响

  • 1. 有机化工新材料湖北省协同创新中心, 湖北大学物理与电子科学学院, 铁电压电材料与器件湖北省重点实验室, 武汉 430062;
  • 2. 湖北大学材料科学与工程学院武汉 430062
  • 通信作者: 陈勇, chenyong@hubu.edu.cn
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 51202063, 51272072和51472078)资助的课题.

摘要: 铁电体的剩余极化强度随温度降低而下降的特性引起了人们对铁电体存储数据失效的担心. 运用铁电体的唯象理论和偶极子对交变电场的响应, 提出了在电滞回线测量中偶极子的滞后冷冻效应模型, 对极化的低温退化现象做了合理解释: 温度下降导致吉布斯自由能势垒增大, 致使偶极子对交变电场的响应时间延长. 引入响应的滞后因子发现, 极化强度随温度降低会出现峰值, 在低温下降直至为零, 可用偶极子的滞后与冻结效应描述. 详细研究结果表明: 因材料组份变化导致热力学参量的变化是重要因素: 铁电-顺电相变中软模系数的增大会导致剩余极化峰移向高温; 铁电性的增强, 温度极化系数的增大和耐压强度或饱和电场的增强均会抑制滞后效应, 从而使低温滞后效应移向低温. 运用导出的公式数值模拟BaTiO3/BiScO3复合陶瓷剩余极化强度的实验结果发现, BiScO3含量的增加, 使居里温度略有减小, 但导致了软模系数较大幅度的增加, 其结果是使偶极子的滞后效应发生在较高的温度. 软模系数与铁电体的极化特性, 铁电性, 介电性和力学性均密切相差. 研究结论表明: 在低温下铁电体的铁电性没有失效, 偶极子的低温冻结效应更有利于铁电体长久地保存数据.

English Abstract

参考文献 (17)

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