PbTiO3與PbZr1-xTixO3塊體及薄膜的電熱效應(yīng)研究.pdf

1、鐵電體及鐵電薄膜是一類重要的功能性材料，具有良好的鐵電性、壓電性、熱釋電性、電光及非線性光學(xué)等特性。鐵電體的分布很廣，目前已知具有鐵電性的晶體多達(dá)上千種。鐵電體早在20世紀(jì)40年代就引起了物理學(xué)界和材料學(xué)界的關(guān)注。研究表明，鐵電體在絕熱去極化過程中，溫度隨之發(fā)生變化，可以達(dá)到制冷的效果。
　　 基于Landau-Devonshire熱動(dòng)力學(xué)相變理論，本文運(yùn)用MATLAB軟件對PbTiO3的塊體材料及薄膜材料與PbZr1-xTix

2、O3(X=0.5，0.6，0.7，0.8，0.9)塊體材料進(jìn)行了計(jì)算，研究了鐵電相變附近的極化強(qiáng)度、電熵、熵變、比熱容與溫度、電場的關(guān)系。PDTiO3塊體在居里溫度769 K出現(xiàn)了一級(jí)鐵電順電轉(zhuǎn)變。700K時(shí)其矯頑場為25 MV/m。強(qiáng)的電場使得PbTiO3塊體材料的一級(jí)相變逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槎?jí)連續(xù)相變，且相變在更高的溫度發(fā)生。PbTiO3薄膜材料，相變?yōu)槎?jí)相變PTO薄膜材料熵值減小，熵變也相應(yīng)減少。隨著電場的增強(qiáng)，比熱容減小。其中塊體的絕

3、熱溫變△Tad與制冷熱容RC最大，分別為4.76 K與94.1 kJ m-3K-1。而且，對于PTO薄膜，分析得出張應(yīng)力使其相變溫度降低，而壓應(yīng)力與張應(yīng)力作用相反。
　　 PZT塊體在居里溫度依次是665 K、691 K、713 K、729 K、740 K出現(xiàn)了一級(jí)鐵電()順電轉(zhuǎn)變。強(qiáng)的電場使得PZT塊體材料的一級(jí)相變逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槎?jí)連續(xù)相變，且相變在更高的溫度發(fā)生。隨著電場的增強(qiáng)，PZT塊體材料比熱容減小，但對應(yīng)的溫度向高溫方向