薄膜铁电体中的应变梯度效应

本项目拟对具有钙钛矿结构的外延铁电薄膜中界面晶格失配诱发的机械应变梯度对材料的介电性质和电极化响应等的影响进行研究，属于具有较强探索性的创新研究。本项目拟建立相应的铁电热力学唯象理论模型来描述外延铁电薄膜中梯度应变- - 电极化耦合效应。近期我们已经成功地设计了基于单悬臂梁的应变梯度诱发电极化效应耦合系数的可靠测量方案并依据实验获得了如锆钛酸铅和钛酸锶钡等几种典型铁电体的耦合系数。我们通过总结国际上相关研究方向的实验观测结果创新性地提出了应变梯度的等效电场新概念，本研究拟基于此概念建立能包容应变梯度的合理的唯象理论模型，并对外延铁电薄膜中的介电弱化行为及应变梯度电极化与零场下的自发极化之间的相互作用进行研究。本项目将揭示外延铁电薄膜中非均匀应变对极化响应的影响，对基于外延铁电薄膜异质结构的器件如超高密度存储器和微电子机械系统的研究开发具有重要的指导意义。