界面效應對組分梯度薄膜電熱效應影響的研究.pdf

1、電熱效應是指在絕熱條件下通過外加電場改變鐵電體的極化強度從而引起其溫度變化的現(xiàn)象,這類似于順磁體的絕熱去磁,利用絕熱去極化可以降低溫度以實現(xiàn)制冷?；陔姛嵝评淠苡行Ы档驮诠I(yè)制冷和家用制冷過程中釋放出的溫室氣體,同時能降低能耗等優(yōu)點,電熱效應一直都受到科研工作者的廣泛關注。
　　目前對電熱效應的研究中,對電熱效應主要集中在單組份材料電熱效應的研究,對于多組分材料電熱效應的研究較少。多組分薄膜中的界面效應被證實能有效改進鐵電材料

2、的鐵電、介電和熱釋電性能。本論文從理論和實驗兩方面研究了Ba0.7Sr0.3TiO3/Ba0.8Sr0.2TiO3/Ba0.9Sr0.1TiO3組分梯度薄膜的電熱效應。同時對比Ba0.9Sr0.1TiO3單組份薄膜的電熱效應,發(fā)現(xiàn)組分梯度薄膜中的電熱效應有較為明顯的增強。根據(jù)實驗結果,建立熱動力學理論模型研究了氧空位和界面效應對電熱效應的影響。具體的工作和結果概括如下:
　　1. BST薄膜的電熱效應研究
　　采用溶膠-凝膠

3、法制備了200 nm Ba0.7Sr0.3TiO3/Ba0.8Sr0.2TiO3/Ba0.9Sr0.1TiO3組分梯度薄膜和厚度為200 nm Ba0.9Sr0.1TiO3單組份薄膜,通過麥克斯韋方程計算出二者的電熱效應。組分梯度薄膜的電熱效應(T=290 K時,ΔT=3.2 K)不僅要比單組份薄膜的電熱效應(T=360 K時,ΔT=1.9 K)大,同時組分梯度薄膜電熱效應的最大值更接近室溫。分析認為,一方面歸因于組分梯度薄膜內部界面拉

4、應力對電熱效應的影響,另一方面是由于組分梯度薄膜內部界面處自由電子在電場作用下的運動,會增加熵變,從而增大電熱效應。
　　2.界面效應對電熱效應的影響機制研究
　　通過建立熱動力學模型來研究界面效應和氧空位對電熱效應的影響。計算結果表明在組分梯度薄膜中,電熱效應會隨著氧空位濃度的增大兒降低,同時獲得電熱效應極值時的溫度向高溫遷移。組分梯度薄膜內的界面效應產生內建電場,從而抑制氧空位對電熱效應的影響,。因此相對BST單組份薄膜