用横场伊辛模型研究应力对铁电薄膜的热力学性质的影响

陶永梅; 蒋  青; 曹海霞

doi:10.7498/aps.54.274

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用横场伊辛模型研究应力对铁电薄膜的热力学性质的影响

陶永梅 , 蒋青 , 曹海霞

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凝聚物质：结构、热学和力学性质

用横场伊辛模型研究应力对铁电薄膜的热力学性质的影响

陶永梅, 蒋青, 曹海霞

物理学报, 2005, 54(1): 274-279.

doi: 10.7498/aps.54.274

Impact of stress on the thermodynamic properties of ferroelectric films within the transverse Ising model

Tao Yong-Mei, Jiang Qing, Cao Hai-Xia

Acta Phys. Sin., 2005, 54(1): 274-279.

doi: 10.7498/aps.54.274

摘要
用横场伊辛模型研究了铁电薄膜的热力学性质.在体系的哈密顿量中引入一个两维的在平面内的应力，并假设应力从基底材料和薄膜材料之间的界面层到薄膜的表面层是呈指数形式衰减的.结果显示：压应力有利于极化，使居里温度向高温区移动，而张应力对极化和居里温度的影响正好相反.扩散长度对铁电薄膜的热力学性质有很大的影响.

关键词:
铁电薄膜 /

应力 /

横场伊辛模型
Abstract
The thermodynamic properties of ferroelectric thin films are investigated within the framework of the transverse Ising model. A two-dimensional in-plane stress is introduced into the Hamiltonian of the system, and is supposed exponentially decreasing from the interface between the substrate and the film to the surface of the film. It is demonstrated that the compressive stress is benefitial to the polarization and shifts the Curie temperature to higher temperatures, but the tensile stress has the inverse influence on the Curie temperature and polarization. Besides, it is also shown that the diffusive length greatly affects the thermodynamic properties of the film.

Keywords:
ferroelectric films /

stress /

transverse field Ising model
作者及机构信息
陶永梅²,

蒋青¹,

曹海霞¹

(1)苏州大学物理系,苏州 215006; (2)苏州大学物理系,苏州 215006;常熟理工学院物理系,常熟 215500

基金项目: 江苏省教育厅基金(批准号：JW970058）资助的课题.
Authors and contacts
Tao Yong-Mei²,

Jiang Qing¹,

Cao Hai-Xia¹

(1)苏州大学物理系,苏州 215006; (2)苏州大学物理系,苏州 215006;常熟理工学院物理系,常熟 215500
参考文献

施引文献

[1]	白刚, 韩宇航, 高存法. (111)取向无铅K_0.5Na_0.5NbO₃外延薄膜的相变和电卡效应: 外应力与错配应变效应. 物理学报, 2022, 71(9): 097701. doi: 10.7498/aps.71.20220234
[2]	佘彦超, 张蔚曦, 王应, 罗开武, 江小蔚. 氧空位缺陷对PbTiO3铁电薄膜漏电流的调控. 物理学报, 2018, 67(18): 187701. doi: 10.7498/aps.67.20181130
[3]	王歆钰, 储瑞江, 魏胜男, 董正超, 仲崇贵, 曹海霞. 应力作用下EuTiO3铁电薄膜电热效应的唯象理论研究. 物理学报, 2015, 64(11): 117701. doi: 10.7498/aps.64.117701
[4]	文娟辉, 杨琼, 曹觉先, 周益春. 铁电薄膜漏电流的应变调控. 物理学报, 2013, 62(6): 067701. doi: 10.7498/aps.62.067701
[5]	李佳, 房奇, 罗炳池, 周民杰, 李恺, 吴卫东. Be薄膜应力的X射线掠入射侧倾法分析. 物理学报, 2013, 62(14): 140701. doi: 10.7498/aps.62.140701
[6]	郭子政, 胡旭波. 应力对铁磁薄膜磁滞损耗和矫顽力的影响. 物理学报, 2013, 62(5): 057501. doi: 10.7498/aps.62.057501
[7]	卢兆信. 参数修改对铁电薄膜相变性质的影响. 物理学报, 2013, 62(11): 116802. doi: 10.7498/aps.62.116802
[8]	王程, 王冠宇, 张鹤鸣, 宋建军, 杨晨东, 毛逸飞, 李永茂, 胡辉勇, 宣荣喜. 单轴、双轴应变Si拉曼谱应力模型. 物理学报, 2012, 61(4): 047203. doi: 10.7498/aps.61.047203
[9]	岂云开, 顾建军, 刘力虎, 张海峰, 徐芹, 孙会元. Al掺杂ZnO薄膜的厚度对其结构及磁学性能的影响. 物理学报, 2011, 60(6): 067502. doi: 10.7498/aps.60.067502
[10]	朱杰, 张辉, 张鹏翔, 谢康, 胡俊涛. Pb(Zr0.3Ti0.7)O3铁电薄膜激光感生电压效应. 物理学报, 2010, 59(9): 6417-6422. doi: 10.7498/aps.59.6417
[11]	吕业刚, 梁晓琳, 龚跃球, 郑学军, 刘志壮. 外加电场对铁电薄膜相变的影响. 物理学报, 2010, 59(11): 8167-8171. doi: 10.7498/aps.59.8167
[12]	谷文萍, 郝跃, 张进城, 王冲, 冯倩, 马晓华. 高场应力及栅应力下AlGaN/GaN HEMT器件退化研究. 物理学报, 2009, 58(1): 511-517. doi: 10.7498/aps.58.511
[13]	李荣斌. 掺杂CVD金刚石薄膜的应力分析. 物理学报, 2007, 56(6): 3428-3434. doi: 10.7498/aps.56.3428
[14]	朱振业, 王彪, 郑跃, 王海, 李青坤, 李晨亮. 应力作用下铁电超晶格BaTiO3/SrTiO3的结构和极化的第一性原理研究. 物理学报, 2007, 56(10): 5986-5989. doi: 10.7498/aps.56.5986
[15]	黄平, 徐廷献, 崔彩娥. SrBi4Ti4O15铁电薄膜的制备工艺及薄膜生长机理研究. 物理学报, 2006, 55(3): 1464-1471. doi: 10.7498/aps.55.1464
[16]	王龙海, 于军, 刘锋, 郑朝丹, 李佳, 王耘波, 高峻雄, 王志红, 曾慧中, 赵素玲. PT/PZT/PT铁电薄膜的铁电畴和畴壁. 物理学报, 2006, 55(5): 2590-2595. doi: 10.7498/aps.55.2590
[17]	孙贤开, 林碧霞, 朱俊杰, 张杨, 傅竹西. LP-MOCVD异质外延ZnO薄膜中的应力及对缺陷的影响. 物理学报, 2005, 54(6): 2899-2903. doi: 10.7498/aps.54.2899
[18]	王华. Si基Bi4Ti3O12铁电薄膜的制备与特性研究. 物理学报, 2004, 53(4): 1265-1270. doi: 10.7498/aps.53.1265
[19]	徐波, 余庆选, 吴气虹, 廖源, 王冠中, 方容川. 应力和掺杂对Mg:GaN薄膜光致发光光谱影响的研究. 物理学报, 2004, 53(1): 204-209. doi: 10.7498/aps.53.204
[20]	方志军, 夏义本, 王林军, 张伟丽, 马哲国, 张明龙. Al2O3陶瓷衬底碳离子预注入对金刚石薄膜应力的影响研究. 物理学报, 2003, 52(4): 1028-1033. doi: 10.7498/aps.52.1028

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物理学报. 2005, 54(1): 274-279.

doi: 10.7498/aps.54.274.

凝聚物质：结构、热学和力学性质

用横场伊辛模型研究应力对铁电薄膜的热力学性质的影响

1. (1)苏州大学物理系,苏州 215006; (2)苏州大学物理系,苏州 215006;常熟理工学院物理系,常熟 215500

基金项目: 江苏省教育厅基金(批准号：JW970058）资助的课题.

收稿日期: 2004-03-05
修回日期: 2004-04-07
刊出日期: 2005-01-19

摘要: 用横场伊辛模型研究了铁电薄膜的热力学性质.在体系的哈密顿量中引入一个两维的在平面内的应力，并假设应力从基底材料和薄膜材料之间的界面层到薄膜的表面层是呈指数形式衰减的.结果显示：压应力有利于极化，使居里温度向高温区移动，而张应力对极化和居里温度的影响正好相反.扩散长度对铁电薄膜的热力学性质有很大的影响.

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