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1、LOGO分布函数对铁电薄膜相变性质的影响分布函数对铁电薄膜相变性质的影响n班班级：物理：物理学学n学学生：生：*n学号学号：*n指指导教教师：*论文的结构和主要内容论文的结构和主要内容 1.铁电薄膜简介铁电薄膜简介 2.研究方法及理论研究方法及理论 3.数值计算与讨论数值计算与讨论 4.结论结论n背景：本文基于横场背景：本文基于横场Ising模型，利用模型，利用了平均极化强度公式，考虑了薄膜的实了平均极化强度公式，考虑了薄膜的实际结构，针对分布函数对铁电薄膜相变际结构，针对分布函数对铁电薄膜相变性质的影响进行了研究。性质的影响进行了研究。n意义：随着电子器件向小型化、集成化意义：随着电子器件向
2、小型化、集成化和智能化方向发展，铁电薄膜的研究受和智能化方向发展，铁电薄膜的研究受到了广泛重视。本文对分布函数对铁电到了广泛重视。本文对分布函数对铁电薄膜相变性质的影响的研究，更形象准薄膜相变性质的影响的研究，更形象准确地描绘了铁电薄膜的实际结构与性质。确地描绘了铁电薄膜的实际结构与性质。系统的背景及意义系统的背景及意义1.铁电薄膜简介铁电薄膜简介 某些晶体在一定的温度范围内具某些晶体在一定的温度范围内具某些晶体在一定的温度范围内具某些晶体在一定的温度范围内具有自发极化，而且其自发极化方向可有自发极化，而且其自发极化方向可有自发极化，而且其自发极化方向可有自发极化，而且其自发极化方向可以因外电
3、场方向的反向而反向，晶体以因外电场方向的反向而反向，晶体以因外电场方向的反向而反向，晶体以因外电场方向的反向而反向，晶体的这种性质称为铁电性，具有铁电性的这种性质称为铁电性，具有铁电性的这种性质称为铁电性，具有铁电性的这种性质称为铁电性，具有铁电性的晶体称铁电体。铁电体是具有自发的晶体称铁电体。铁电体是具有自发的晶体称铁电体。铁电体是具有自发的晶体称铁电体。铁电体是具有自发极化极化极化极化,而且自发极化矢量的取向能随外而且自发极化矢量的取向能随外而且自发极化矢量的取向能随外而且自发极化矢量的取向能随外电场的改变而改变方向电场的改变而改变方向电场的改变而改变方向电场的改变而改变方向 的材料的材料
4、的材料的材料.这类材这类材这类材这类材料的主要特征是具有铁电性料的主要特征是具有铁电性料的主要特征是具有铁电性料的主要特征是具有铁电性,即电极化即电极化即电极化即电极化强度与外电场之间具有电滞回线强度与外电场之间具有电滞回线强度与外电场之间具有电滞回线强度与外电场之间具有电滞回线 的关的关的关的关系系系系.具有铁电性且厚度尺寸为数十纳米具有铁电性且厚度尺寸为数十纳米具有铁电性且厚度尺寸为数十纳米具有铁电性且厚度尺寸为数十纳米到数微米的膜材料叫铁电薄膜。到数微米的膜材料叫铁电薄膜。到数微米的膜材料叫铁电薄膜。到数微米的膜材料叫铁电薄膜。2.研究方法及理论研究方法及理论uu横场横场横场横场Isin
5、gIsing模型模型模型模型 横场横场横场横场IsingIsing模型最早是由模型最早是由模型最早是由模型最早是由GennesGennes等人引入等人引入等人引入等人引入的，用来处理有序无序型铁电体的相变问题。基的，用来处理有序无序型铁电体的相变问题。基的，用来处理有序无序型铁电体的相变问题。基的，用来处理有序无序型铁电体的相变问题。基于赝自旋理论的传统的横场于赝自旋理论的传统的横场于赝自旋理论的传统的横场于赝自旋理论的传统的横场IsingIsing模型是处理含模型是处理含模型是处理含模型是处理含表面层的铁电系统的一种很成功的方法。通常是表面层的铁电系统的一种很成功的方法。通常是表面层的铁电系
6、统的一种很成功的方法。通常是表面层的铁电系统的一种很成功的方法。通常是通过选取不同于体材料的赝自旋相互作用系数和通过选取不同于体材料的赝自旋相互作用系数和通过选取不同于体材料的赝自旋相互作用系数和通过选取不同于体材料的赝自旋相互作用系数和横场遂穿场来描述表面层。采用这种方法已经成横场遂穿场来描述表面层。采用这种方法已经成横场遂穿场来描述表面层。采用这种方法已经成横场遂穿场来描述表面层。采用这种方法已经成功的探讨了许多关于铁电薄膜表面效应的问题。功的探讨了许多关于铁电薄膜表面效应的问题。功的探讨了许多关于铁电薄膜表面效应的问题。功的探讨了许多关于铁电薄膜表面效应的问题。uu格林函数格林函数格林函
7、数格林函数 格林函数描述粒子的传播行为，它是粒子在格林函数描述粒子的传播行为，它是粒子在格林函数描述粒子的传播行为，它是粒子在格林函数描述粒子的传播行为，它是粒子在某时某地注入系统，又于他时他地出现的几率幅某时某地注入系统，又于他时他地出现的几率幅某时某地注入系统，又于他时他地出现的几率幅某时某地注入系统，又于他时他地出现的几率幅uu第一性原理第一性原理第一性原理第一性原理 根据原子核和电子互相作用的原理及其基本根据原子核和电子互相作用的原理及其基本根据原子核和电子互相作用的原理及其基本根据原子核和电子互相作用的原理及其基本运动规律，运用量子力学原理，从具体要求出发，运动规律，运用量子力学原理
8、，从具体要求出发，运动规律，运用量子力学原理，从具体要求出发，运动规律，运用量子力学原理，从具体要求出发，经过一些近似处理后直接求解薛定谔方程的算法，经过一些近似处理后直接求解薛定谔方程的算法，经过一些近似处理后直接求解薛定谔方程的算法，经过一些近似处理后直接求解薛定谔方程的算法，习惯上称为第一原理习惯上称为第一原理习惯上称为第一原理习惯上称为第一原理 2.研究方法及理论研究方法及理论uu溶胶凝胶法，溶胶凝胶法，溶胶凝胶法，溶胶凝胶法，溶胶凝胶法是一种湿化学方法，它是将金属溶胶凝胶法是一种湿化学方法，它是将金属溶胶凝胶法是一种湿化学方法，它是将金属溶胶凝胶法是一种湿化学方法，它是将金属醇盐和其
9、他有机或无机盐溶于共同的有机溶剂中，醇盐和其他有机或无机盐溶于共同的有机溶剂中，醇盐和其他有机或无机盐溶于共同的有机溶剂中，醇盐和其他有机或无机盐溶于共同的有机溶剂中，从而达到分子级的混合，通过部分水解和聚合形从而达到分子级的混合，通过部分水解和聚合形从而达到分子级的混合，通过部分水解和聚合形从而达到分子级的混合，通过部分水解和聚合形成均匀的前驱体溶液，采用甩胶，浸渍，喷雾等成均匀的前驱体溶液，采用甩胶，浸渍，喷雾等成均匀的前驱体溶液，采用甩胶，浸渍，喷雾等成均匀的前驱体溶液，采用甩胶，浸渍，喷雾等技术将容易均匀覆在多种衬底上，经过适当的热技术将容易均匀覆在多种衬底上，经过适当的热技术将容易均
10、匀覆在多种衬底上，经过适当的热技术将容易均匀覆在多种衬底上，经过适当的热处理，除去有机成分，并得到所需的晶相结构铁处理，除去有机成分，并得到所需的晶相结构铁处理，除去有机成分，并得到所需的晶相结构铁处理，除去有机成分，并得到所需的晶相结构铁电薄膜。也可以通过热处理直接合成超微粉。电薄膜。也可以通过热处理直接合成超微粉。电薄膜。也可以通过热处理直接合成超微粉。电薄膜。也可以通过热处理直接合成超微粉。uu水热法水热法水热法水热法 水热法是使一定形式的前驱物水热法是使一定形式的前驱物水热法是使一定形式的前驱物水热法是使一定形式的前驱物,在确定的温度、在确定的温度、在确定的温度、在确定的温度、压力下进
11、行反应压力下进行反应压力下进行反应压力下进行反应,利用加热条件下的过饱和溶液利用加热条件下的过饱和溶液利用加热条件下的过饱和溶液利用加热条件下的过饱和溶液中进行的结晶制取薄膜材料。中进行的结晶制取薄膜材料。中进行的结晶制取薄膜材料。中进行的结晶制取薄膜材料。3.数值计算与讨论数值计算与讨论铁电薄膜模型薄膜模型3.数值计算与讨论数值计算与讨论参数参数b变化时平均极化强度随温度的变化关系变化时平均极化强度随温度的变化关系 参数参数a变化时平均极化强度随温度的变化关系变化时平均极化强度随温度的变化关系3.数值计算与讨论数值计算与讨论 参数参数 a变化时平均极化强度随温度的变化关系变化时平均极化强度随
12、温度的变化关系 参数参数b变化时平均极化强度随温度的变化关系变化时平均极化强度随温度的变化关系3.数值计算与讨论数值计算与讨论 参数参数a变化时平均极化强度随温度的变化关系变化时平均极化强度随温度的变化关系 参数参数b变化时平均极化强度随温度的变化关系变化时平均极化强度随温度的变化关系3.数值计算与讨论数值计算与讨论三个分布函数对于极化强度随温度变化关系曲线的影响三个分布函数对于极化强度随温度变化关系曲线的影响 从上图中可以看出温度与极化强度成反比，极化强度随温度的变化而变化。从上图中可以看出温度与极化强度成反比，极化强度随温度的变化而变化。温度越高极化强度越低。当极化强度达到温度越高极化强度
13、越低。当极化强度达到0是既是相变温度。三种分布函数对是既是相变温度。三种分布函数对铁电薄膜相变的影响是相同的大趋势。改变的只是相变温度，对相变无影响，铁电薄膜相变的影响是相同的大趋势。改变的只是相变温度，对相变无影响，分布函数的形式不影响得到铁电薄膜结构过渡层效应的定性结论。分布函数的形式不影响得到铁电薄膜结构过渡层效应的定性结论。4.结论结论（1）在）在N、ns、s、一定的情况下，赝自旋二一定的情况下，赝自旋二体相互作用参数体相互作用参数a、b会对铁电薄膜相变的温度有会对铁电薄膜相变的温度有较小的影响，参数较小的影响，参数a、b增大使极化强度降低，但增大使极化强度降低，但是它对极化的影响趋势
14、是一致的。是它对极化的影响趋势是一致的。（2）在）在N、ns、a、b、s、一定的情况下，不一定的情况下，不同分布函数铁电薄膜相变的温度不同，但它们的同分布函数铁电薄膜相变的温度不同，但它们的趋势是相同的，都是朝着增大的方向。所以分布趋势是相同的，都是朝着增大的方向。所以分布函数对铁电薄膜的相变性质研究是没有影响的。函数对铁电薄膜的相变性质研究是没有影响的。无论选择什么样的分布函数对我们研究铁电薄膜无论选择什么样的分布函数对我们研究铁电薄膜相变是没有影响的。相变是没有影响的。（3）最终的结论就是分布函数的形式不影响得）最终的结论就是分布函数的形式不影响得到铁电薄膜结构过渡层效应的定性结论。到铁电薄膜结构过渡层效应的定性结论。u大学本科的学习生活即将结束。在此，我要感谢所有曾经教导过我的老师和关心过我的同学，他们在我成长过程中给予了我很大的帮助。本文能够顺利完成，要特别感谢我的导师周静老师，感谢各位系的老师的关心和帮助。u最后向所有关心和帮助过我的人表示真心的感谢。致谢致谢