Landau-Devonshire理论探究不同类型铁电材料的电卡效应

作     者：高荣贞 王静 王俊升 黄厚兵 Gao Rong-Zhen;Wang Jing;Wang Jun-Sheng;Huang Hou-Bing

作者机构：北京理工大学材料学院北京100081 北京理工大学前沿交叉科学研究院北京100081 

出 版 物：《物理学报》 (Acta Physica Sinica)

年 卷 期：2020年第69卷第21期

页      面：322-331页

核心收录：

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 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）] 080502[工学-材料学] 0704[理学-天文学] 

基　　金：国家自然科学基金(批准号:51972028) 国家重点研发计划(批准号:2019YFA0307900)资助的课题 

主　　题：电卡效应 铁电材料 热力学计算 Landau-Devonshire理论 

摘      要：近年来,低成本、高效、环保的电卡效应制冷材料得到了广泛研究,其中包括无机钙钛矿、有机钙钛矿、有机聚合物、分子铁电材料和二维铁电材料等.这些不同铁电材料的相变类型和电卡性能各异,而造成其差异的物理起源尚不明确.本文选择传统无机钙钛矿BaTiO3,PbTiO3和BiFeO3,有机钙钛矿[MDABCO](NH4)I3,有机聚合物P(VDF-TrFE),分子铁电体ImClO4和二维铁电体CuInP2S6这七种材料,利用Landau-Devonshire理论,研究并对比了其温变、熵变和电卡强度.通过分析自由能与极化之间的关系发现,在相变点附近,铁电材料的自由能势垒高度随温度的变化率越大,造成的极化随温度的变化率越高,而材料的电卡性能也越优异.本文揭示了不同类型铁电材料电卡性能差异的物理起源,为进一步开发具有高电卡性能的铁电材料提供理论指导.