三元系PZT基鐵電薄膜微觀機(jī)理研究.pdf

1、鐵電薄膜是生產(chǎn)與生活中一種重要的功能材料，尤其是鋯鈦酸鉛（PZT）基鐵電薄膜具有優(yōu)異的鐵電性、壓電性等性能，應(yīng)用廣泛。隨著微型器件技術(shù)和微納米技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的鐵電薄膜材料已不能滿足日益快速的發(fā)展需求。對PZT基鐵電薄膜進(jìn)行摻雜改性，以期獲得性能更加優(yōu)異的鐵電薄膜，尤其是多元系鐵電薄膜優(yōu)異性能的微觀機(jī)理成為鐵電薄膜領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。
　　本文主要研究三元系PZT基鐵電薄膜的微觀機(jī)理。采用基于密度泛函理論的第一性原理方法，使用CAST

2、EP模塊對PZT摻雜Pb（Mn1/3Nb2/3）O3后得到的三元系PMnN-PZT鐵電薄膜構(gòu)建理論模型，并對PMnN-PZT的幾何結(jié)構(gòu)和電子結(jié)構(gòu)進(jìn)行理論研究，得到未摻雜以及摻雜不同比例PMnN的PZT的態(tài)密度、能帶結(jié)構(gòu)，研究了PMnN添加對PZT的改性規(guī)律，得到的結(jié)論主要如下：
　　(1)適當(dāng)比例PMnN的添加能改變薄膜的晶格參數(shù)，但卻不改變PZT的晶相，通過對不同比例PMnN添加對同種Zr/Ti比值PZT影響結(jié)果的比較，PMnN

3、的添加比例不應(yīng)超過10％，否則優(yōu)化不收斂。
　　(2)通過對PZT、0.06PMnN-0.94PZT和0.1PMnN-0.9PZT的總態(tài)密度和分波態(tài)密度圖的對比分析，得出隨著PMnN摻雜濃度的增加，Mn、Nb傾向于替代Zr、Ti位置，使得結(jié)構(gòu)發(fā)生畸變，低能部分逐漸向高能量的方向移動，高能部分逐漸向低能量的方向移動，帶寬減小，PMnN-PZT體系的導(dǎo)電性能是逐漸增加的。
　　本文的計算結(jié)果與已有的相關(guān)理論計算和實(shí)驗(yàn)數(shù)值一致，對