(111)取向无铅K;Na;NbO;外延薄膜的相变和电卡效应：外应力与错配应变效应

作     者：白刚 韩宇航 高存法 

作者机构：南京邮电大学集成电路科学与工程学院 南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室 

出 版 物：《物理学报》 (Acta Physica Sinica)

年 卷 期：2022年

核心收录：

学科分类：07[理学] 070205[理学-凝聚态物理] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家自然科学基金 (批准号: 51602159) 资助的课题 

主　　题：铁电薄膜 电卡效应 取向 应变 

摘      要：无铅K;Na;NbO;薄膜作为传感器以及机电和电卡冷却装置的候选者越来越受到关注.但是（111）取向K;Na;NbO;薄膜的相变与电卡效应的内在关联还并不清楚.本文首先推导出基于八阶朗道自由能多项式的（111）取向铁电薄膜的热力学势，并在此基础上建立了K;Na;NbO;薄膜温度-错配应变相图和室温错配应变-面外应力相图.重点研究了（111）取向K;Na;NbO;薄膜的室温电卡效应的应变和取向控制，这对于实际的电卡制冷应用至关重要.研究发现，在无面外应力和零错配应变下，三方铁电-顺电相变附近，30MV/m电场下K;Na;NbO;薄膜在居里温度附近（～673K）最大电卡绝热温变ΔT可高达18K.施加约-6.7GPa的面外应力可以有效地将居里温度降低至室温，但代价是最大绝热温变ΔT降低至7.5K.本工作为应变和取向工程调控K;Na;NbO;基薄膜的相变和电卡性能提供了理论指导.