(111)取向无铅K_(0.5)Na_(0.5)NbO_(3)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 Bai Gang;Han Yu-Hang;Gao Cun-Fa

作者机构：南京邮电大学集成电路科学与工程学院南京210026 南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室南京210016 

出 版 物：《物理学报》 (Acta Physica Sinica)

年 卷 期：2022年第71卷第9期

页      面：341-348页

核心收录：

学科分类：07[理学] 070205[理学-凝聚态物理] 08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 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_(1–x)Na_(x)NbO_(3)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_(1–x)Na_(x)NbO_(3)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_(0.5)Na_(0.5)NbO_(3)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_(0.5)Na_(0.5)NbO_(3)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,30 MV/m电场下K_(0.5)Na_(0.5)NbO_(3)薄膜在居里温度附近(约673 K)最大电卡绝热温变ΔT可高达18 K.施加约-6.7 GPa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7.5 K.本工作为应变和取向工程调控K_(1-x)Na_(x)NbO_(3)基薄膜的相变和电卡性能提供了理论指导.