鐵電納米材料的第一性原理計(jì)算.pdf

1、鐵電納米材料具有優(yōu)良的鐵電、介電、壓電及光電等性能，廣泛應(yīng)用于微機(jī)電器件等領(lǐng)域。在納米尺度下應(yīng)變常常對(duì)鐵電納米材料的各種特性有非常大的影響，因此研究應(yīng)變對(duì)材料的調(diào)控行為具有廣泛的理論和實(shí)際意義。本文基于密度泛函理論的第一性原理計(jì)算方法，研究了鐵電納米材料在應(yīng)變調(diào)控作用下的鐵電特性。首先，研究了鐵電納米材料中應(yīng)變梯度產(chǎn)生的極化。鐵電材料在微納米尺度下很容易產(chǎn)生應(yīng)變梯度，由應(yīng)變梯度產(chǎn)生極化的現(xiàn)象稱為撓曲電效應(yīng)。應(yīng)變梯度和極化之間的線性關(guān)系用

2、撓曲電系數(shù)來(lái)描述。撓曲電系數(shù)是一個(gè)四階張量，很難直接用實(shí)驗(yàn)測(cè)出其所有分量。利用第一性原理計(jì)算方法直接計(jì)算了鐵電材料BaTiO3橫向和剪切撓曲電系數(shù)。為了比較不同材料的撓曲電系數(shù)，對(duì)介電體SrTiO3材料的撓曲電系數(shù)也進(jìn)行了計(jì)算。對(duì)于SrTiO3晶體，預(yù)測(cè)的橫向和剪切撓曲電系數(shù)與實(shí)驗(yàn)測(cè)量一致，而B(niǎo)aTiO3晶體的預(yù)測(cè)值比實(shí)驗(yàn)值要小，這可能是由于溫度差異和外來(lái)表面缺陷造成的。其次，研究了應(yīng)變對(duì)鐵電PbTiO3納米管中非本征鐵電性的作用，第一