晶界及晶粒取向?qū)﹁F電多晶材料力電耦合特性的影響.pdf

1、基于與時間相關(guān)的Ginzburg-Landau方程，在實空間下建立了鐵電多晶材料的三維相場模型，用于模擬鐵電多晶體在電場及應(yīng)力場下的非線性行為。利用相場模型，研究了晶界以及晶粒取向?qū)﹁F電多晶體力電耦合特性的影響。在相場模型中，分別將晶界看作介電體和鐵電半導(dǎo)體，認(rèn)為晶界處的極化為零，來描述晶界與晶粒內(nèi)部的不同。在晶界為介電體時，晶粒內(nèi)存在很大的退極化場，這會導(dǎo)致對矯頑場、翻轉(zhuǎn)行為、壓電性及介電性的改變。模擬結(jié)果表明矯頑場以及剩余極化隨著晶

2、界厚度的增加而減小，而壓電系數(shù)和介電系數(shù)都隨著它增大而增大。同時，發(fā)現(xiàn)晶粒取向會對鐵電多晶體的極化翻轉(zhuǎn)產(chǎn)生很大的影響。當(dāng)晶粒取向隨機時，疇變從晶角比較大的晶粒開始;當(dāng)晶粒取向一致時，新疇形核在材料與晶界的交界面處最先發(fā)生。由于晶粒取向的影響，晶粒排列均勻的鐵電多晶體的矯頑場、剩余極化以及應(yīng)變的大小要比晶粒排列隨機的大。當(dāng)晶界為半導(dǎo)體時，晶粒近乎于等勢體，導(dǎo)致晶粒不易于極化;但利于極化翻轉(zhuǎn)，矯頑場、剩余極化都變小，而且在一定電場范圍內(nèi)，鐵