本文關(guān)鍵詞：鐵電薄膜取向?qū)ζ潆姛嵝阅苡绊懙南鄨瞿M研究

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【摘要】：鐵電薄膜的電熱效應,是指在絕熱條件下,鐵電薄膜在外電場作用下自身溫度產(chǎn)生變化的現(xiàn)象�；陔姛嵝闹评浼夹g(shù),具有制冷效率高、性能穩(wěn)定、環(huán)境友好等特點,在電子封裝、微機電系統(tǒng)等領(lǐng)域具有很大的應用潛力。為了使電熱制冷更好地滿足商業(yè)應用的需求,需要解決電熱效應的 室溫化‖和 寬溫域化‖兩個科學問題。通過控制鐵電薄膜中疇的種類、數(shù)量以及疇翻轉(zhuǎn)等來調(diào)控鐵電薄膜的電熱性能,是解決以上兩個科學問題的有效途徑�，F(xiàn)有研究表明,鐵電薄膜的晶體取向是影響鐵電薄膜疇結(jié)構(gòu)的重要因素。因此,從微觀疇結(jié)構(gòu)出發(fā),研究薄膜晶體取向?qū)﹁F電薄膜電熱性能的影響,對調(diào)控鐵電薄膜的電熱性能具有重要意義。本文運用相場方法,以PbTiO3(PTO)為研究對象,研究了鐵電薄膜晶體取向?qū)ζ滂F電疇結(jié)構(gòu)和電熱性能的影響,具體研究內(nèi)容和結(jié)果如下:(1)建立了單晶鐵電薄膜電熱效應研究的相場模型,研究了雙渦旋疇鐵電薄膜的電熱性能及失配應變的影響。研究結(jié)果表明:雙渦旋疇PTO薄膜在0~1200℃的溫度范圍內(nèi)能產(chǎn)生巨電熱效應,其最小和最大絕熱溫度變化分別為7.2 K和16.5 K;等軸壓應變增強雙渦旋疇PTO薄膜的電熱性能,而等軸張應變減弱雙渦旋疇PTO薄膜的電熱性能。(2)建立了不同晶體學取向下單晶鐵電薄膜電熱效應研究的相場模型,研究了晶體學取向?qū)u旋疇PTO薄膜和90o疇PTO薄膜電熱性能的影響。研究結(jié)果表明:隨著晶體學取向的改變,渦旋疇PTO薄膜和90o疇PTO薄膜的電熱性能分別呈周期性連續(xù)變化和周期性間斷變化;渦旋疇PTO薄膜和90o疇PTO薄膜在晶體學取向分別為45o和14o時,具有最大的電熱效應。(3)建立了多晶鐵電薄膜電熱效應研究的相場模型,研究了隨機晶粒取向與擇優(yōu)晶粒取向?qū)TO多晶薄膜電熱性能的影響。研究結(jié)果表明:在擇優(yōu)晶粒取向下,PTO多晶薄膜能產(chǎn)生的電熱效應大于在隨機晶粒取向下產(chǎn)生的電熱效應;隨著擇優(yōu)取向的改變,PTO多晶薄膜的電熱性能發(fā)生周期性變化,并且在90o擇優(yōu)取向時有最大電熱效應。
【關(guān)鍵詞】：電熱效應 鐵電薄膜 相場理論 晶體取向
【學位授予單位】：湘潭大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TB383.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-19
• 1.1 電熱效應及其在固體制冷中的應用9-13
• 1.1.1 電熱效應及其發(fā)展歷史9
• 1.1.2 電熱制冷原理及其器件結(jié)構(gòu)介紹9-11
• 1.1.3 電熱制冷及其它固體制冷技術(shù)簡介11-13
• 1.2 鐵電電熱效應研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2.1 鐵電電熱效應研究取得的進展13-14
• 1.2.2 鐵電電熱制冷存在的的科學問題14-15
• 1.3 鐵電疇及其對鐵電薄膜電熱性能的影響15-17
• 1.4 鐵電薄膜取向?qū)﹁F電疇的影響17
• 1.5 本文的選題依據(jù)及主要內(nèi)容17-19
• 第2章 單晶鐵電薄膜相場模型的建立及其電熱效應模擬19-29
• 2.1 單晶鐵電薄膜相場模型的建立19-21
• 2.2 90o 疇鐵電薄膜電熱效應的模擬與分析21-22
• 2.3 雙渦旋疇鐵電薄膜電熱效應的模擬與分析22-28
• 2.3.1 室溫下雙渦旋疇鐵電薄膜電熱效應的模擬與分析22-24
• 2.3.2 失配應變對雙渦旋疇鐵電薄膜電熱效應的影響24-26
• 2.3.3 不同溫度下雙渦旋疇鐵電薄膜電熱效應的模擬與分析26-28
• 2.4 本章小結(jié)28-29
• 第3章 晶體學取向?qū)尉цF電薄膜電熱性能的影響29-40
• 3.1 考慮晶體學取向的單晶鐵電薄膜相場模型的建立29-31
• 3.2 晶體學取向?qū)﹁F電薄膜疇結(jié)構(gòu)的影響31-34
• 3.2.1 晶體學取向?qū)u旋疇結(jié)構(gòu)的影響31-32
• 3.2.2 晶體學取向?qū)?90o疇結(jié)構(gòu)的影響32-34
• 3.3 晶體學取向?qū)尉цF電薄膜電熱性能的影響34-39
• 3.3.1 晶體學取向?qū)u旋疇單晶薄膜電熱性能的影響34-36
• 3.3.2 晶體學取向?qū)?90o疇單晶薄膜電熱性能的影響36-39
• 3.4 本章小結(jié)39-40
• 第4章 晶粒取向?qū)Χ嗑цF電薄膜電熱性能的影響40-50
• 4.1 多晶鐵電薄膜的相場模型的建立40-41
• 4.2 晶粒取向?qū)Χ嗑цF電薄膜疇結(jié)構(gòu)的影響41-43
• 4.2.1 隨機晶粒取向?qū)Χ嗑цF電薄膜疇結(jié)構(gòu)的影響41-42
• 4.2.2 擇優(yōu)晶粒取向?qū)Χ嗑цF電薄膜疇結(jié)構(gòu)的影響42-43
• 4.3 晶粒取向?qū)Χ嗑цF電薄膜電滯回線的影響43-45
• 4.3.1 隨機晶粒取向?qū)Χ嗑цF電薄膜電滯回線的影響43-44
• 4.3.2 擇優(yōu)晶粒取向?qū)Χ嗑цF電薄膜電滯回線的影響44-45
• 4.4 晶粒取向?qū)Χ嗑цF電薄膜電熱性能的影響45-49
• 4.4.1 隨機晶粒取向?qū)Χ嗑цF電薄膜電熱性能的影響45-47
• 4.4.2 擇優(yōu)晶粒取向?qū)Χ嗑цF電薄膜電熱性能的影響47-49
• 4.5 本章小結(jié)49-50
• 第5章 總結(jié)與展望50-52
• 5.1 論文總結(jié)50-51
• 5.2 研究展望51-52
• 參考文獻52-58
• 致謝58-59
• 個人簡歷59
• 攻讀碩士期間論文發(fā)表情況59

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本文編號：1090757