(111)取向0.7PMN-0.3PT薄膜机电耦合性能

作     者：李强 张培芝 吕锦彬 章庆勇 刘莉 叶洋 LI Qiang;ZHANG Peizhi;LYU Jinbin;ZHANG Qingyong;LIU Li;YE Yang

作者机构：新疆第二医学院克拉玛依834000 

出 版 物：《人工晶体学报》 (Journal of Synthetic Crystals)

年 卷 期：2022年第51卷第1期

页      面：112-119页

学科分类：07[理学] 070205[理学-凝聚态物理] 0702[理学-物理学] 

基　　金：2020年新疆维吾尔自治区大学生创新创业训练计划(S202013560009)。 

主　　题：铌镁钛酸铅 铁电薄膜 (111)取向 相结构 热力学理论 压电系数 介电常数 

摘      要：铁电薄膜由于其优异物理性能,而被广泛应用于微电子、光电子、微机电领域。在铁电薄膜理论研究方面,热力学理论可以有效地预测铁电薄膜的相结构、极化特性和机电性能等,且已在(001)取向铁电薄膜的研究中取得了较好的应用,而对于(111)取向铁电薄膜的研究报道非常少。因此,本文通过对序参量坐标转换的方法,构建了(111)取向薄膜的热力学势能函数及其机电性能计算方法。基于此,研究了(111)取向0.7PMN-0.3PT铁电薄膜的相结构及其机电性能。研究结果表明,(111)取向0.7PMN-0.3PT铁电薄膜的相结构主要存在沿晶轴方向三个极化可互换的对称相:顺电相PE、菱方相R和单斜相M_(A)(或M_(B))。在应变和外电场的调控下,(111)取向0.7PMN-0.3PT薄膜展现出优良的机电性能,在R和M_(A)相变点处,介电常数ε_(11)、ε_(22)、ε_(33)和面外压电系数d_(33)取得了极大值。在外电场E 3分别为0、50 kV/cm、100 kV/cm和200 kV/cm时,面外介电常数ε_(33)的峰值分别为4382、2646、2102和1600,面外压电系数d_(33)的峰值分别为303.8 pm/V、241.9 pm/V、219.7 pm/V和195.1 pm/V。应变和外电场能够较好地调控薄膜的机电耦合性能,可为优异机电耦合性能的器件制备提供参考。