界面效應(yīng)對組分梯度薄膜電熱效應(yīng)影響的研究.pdf

1、電熱效應(yīng)是指在絕熱條件下通過外加電場改變鐵電體的極化強(qiáng)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(shí)現(xiàn)制冷?；陔姛嵝?yīng)制冷能有效降低在工業(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(diǎn),電熱效應(yīng)一直都受到科研工作者的廣泛關(guān)注。
　　目前對電熱效應(yīng)的研究中,對電熱效應(yīng)主要集中在單組份材料電熱效應(yīng)的研究,對于多組分材料電熱效應(yīng)的研究較少。多組分薄膜中的界面效應(yīng)被證實(shí)能有效改進(jìn)鐵電材料

2、的鐵電、介電和熱釋電性能。本論文從理論和實(shí)驗(yàn)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(yīng)。同時對比Ba0.9Sr0.1TiO3單組份薄膜的電熱效應(yīng),發(fā)現(xiàn)組分梯度薄膜中的電熱效應(yīng)有較為明顯的增強(qiáng)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,建立熱動力學(xué)理論模型研究了氧空位和界面效應(yīng)對電熱效應(yīng)的影響。具體的工作和結(jié)果概括如下:
　　1. BST薄膜的電熱效應(yīng)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(yīng)。組分梯度薄膜的電熱效應(yīng)(T=290 K時,ΔT=3.2 K)不僅要比單組份薄膜的電熱效應(yīng)(T=360 K時,ΔT=1.9 K)大,同時組分梯度薄膜電熱效應(yīng)的最大值更接近室溫。分析認(rèn)為,一方面歸因于組分梯度薄膜內(nèi)部界面拉

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