鐵電薄膜相變性質(zhì)的高階格林函數(shù)研究.pdf

1、鐵電薄膜與相應(yīng)的塊體材料相比具有一系列優(yōu)良的特殊性質(zhì)，例如鐵電性、壓電性、介電性、熱釋電性、熱光效應(yīng)、電光效應(yīng)、聲光效應(yīng)、光折變效應(yīng)以及非線(xiàn)性光學(xué)效應(yīng)等，在現(xiàn)代光電子學(xué)和微電子學(xué)兩大領(lǐng)域中均具有重要的或潛在的應(yīng)用價(jià)值，所以受到物理學(xué)家和材料學(xué)家的廣泛關(guān)注。鐵電薄膜的物理性質(zhì)不同于相應(yīng)的塊體材料，有時(shí)即使材料和成分一樣、制備工藝過(guò)程細(xì)節(jié)完全相同，但所有研究結(jié)果表明仍然存在一些個(gè)體的差異。導(dǎo)致這種情況的原因有可能是由于薄膜制備過(guò)程中受到雜質(zhì)

2、、缺陷、表面應(yīng)力和界面應(yīng)力以及不同組成成分間的界面效應(yīng)等眾多因素的影響，也有可能來(lái)源于薄膜不同結(jié)構(gòu)層之間的交換相互作用。因此不管是基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)還是理論研究，對(duì)鐵電薄膜相變性質(zhì)的研究都具有重要的實(shí)際和理論意義?；谝陨显颍菊撐幕跈M場(chǎng)Ising模型，利用費(fèi)米型格林函數(shù)方法研究了鐵電薄膜的相變性質(zhì)。
　　本論文的主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下：
　?。?）為了探討鐵電薄膜各交換相互作用和橫場(chǎng)參數(shù)以及薄膜層數(shù)對(duì)相圖的影響，特別是各交換相互

3、作用和橫場(chǎng)參數(shù)過(guò)渡值之間的內(nèi)在關(guān)系。本論文利用費(fèi)米型格林函數(shù)方法系統(tǒng)地研究了鐵電薄膜體內(nèi)交換相互作用Jb、表面橫場(chǎng)?s和體內(nèi)橫場(chǎng)?b以及層數(shù)N對(duì)相圖的影響，并詳細(xì)地討論了當(dāng)薄膜系統(tǒng)由鐵電相占主導(dǎo)地位相圖（FPD）向順電相占主導(dǎo)地位相圖（PPD）轉(zhuǎn)變過(guò)程中各相互作用及橫場(chǎng)參數(shù)存在的過(guò)渡值特性。最后將體內(nèi)交換相互作用Jb和表面橫場(chǎng)?s以及體內(nèi)橫場(chǎng)?b的過(guò)渡值構(gòu)成的集合??J bc,?sc,?bc在三維過(guò)渡值參數(shù)空間??J b,?s,?b中以

4、曲面圖形式展示。同時(shí)，我們也將計(jì)算結(jié)果與通常平均場(chǎng)近似以及關(guān)聯(lián)有效場(chǎng)理論進(jìn)行了對(duì)比。
　?。?）在關(guān)聯(lián)有效場(chǎng)理論的框架內(nèi)，將微分算子技術(shù)進(jìn)行推廣研究了具有雙表面層的鐵電薄膜相變性質(zhì)。利用推導(dǎo)所獲得的一個(gè)解析通式方程詳細(xì)地討論了鐵電薄膜各交換相互作用和橫場(chǎng)參數(shù)以及薄膜層數(shù)對(duì)雙表面鐵電薄膜相圖的影響，并計(jì)算了各個(gè)相互作用參數(shù)的過(guò)渡值特性。通過(guò)與通常平均場(chǎng)理論近似進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)關(guān)聯(lián)有效場(chǎng)理論和高階格林函數(shù)一樣可以在某種程度上消減通常平均

5、場(chǎng)理論近似對(duì)鐵電薄膜鐵電性的夸大。
　?。?）本論文通過(guò)對(duì)比表面層數(shù)分別為單表面層、雙表面層時(shí)鐵電薄膜相圖中的不依賴(lài)于薄膜層數(shù)N的共同相交交點(diǎn)坐標(biāo)和各相互作用參數(shù)的過(guò)渡值特性，詳細(xì)地研究了薄膜的表面層數(shù)對(duì)鐵電薄膜相變性質(zhì)的影響。結(jié)果表明，在通常平均場(chǎng)近似、關(guān)聯(lián)有效場(chǎng)理論和費(fèi)米型格林函數(shù)技術(shù)三種理論近似方法的框架內(nèi)，表面層數(shù)的改變必然會(huì)導(dǎo)致薄膜相圖中共同相交交點(diǎn)的坐標(biāo)發(fā)生變化，而當(dāng)體內(nèi)層數(shù)相同，表面層數(shù)的改變則不會(huì)改變薄膜各相互作用