外力和电场作用下铁电超晶格的研究

铁电超晶格因为其在技术领域广阔的应用前景和其性质在基础科学领域的重要性而越来越受到关注。本课题拟采用基于密度泛函理论的第一性原理方法，研究外力或电场对铁电超晶格性质的影响，其目标是从理论上研究外力或电场作用下铁电超晶格结构、铁电和压电等性质的变化规律，分析其结构的周期性和对称性对其性质的影响。以期全面深入了解铁电超晶格的基本性质和基本效应，指出一种实验上可行的提高其压电效应的方法，为基于铁电超晶格的压电器件的研究和应用提供理论指导和参考。

项目执行期间，我们按计划开展了研究工作，系统研究了静力学压强对BaTiO3/PbTiO3超晶格铁电性和压电效应的影响，得到了极化旋转不是压电效应增强必要条件的结论，拓展了对极化和压电效应之间关系的认识。为加强对此问题的认识，我们系统研究了静力学压强、单轴和双轴应变对纤锌矿半导体结构相变、压电效应、能带结构的影响，得到了一系列重要的结果，如1). 纤锌矿结构半导体压电效应的提高只与极化强度大小的变化有关，与极化旋转无关。 2). 外延应变对AlN和GaN电子结构影响的不等价性。 3). 单轴应变作用下纤锌矿结构到类石墨结构的转变为二级相变，双轴时为一级相变。到目前为止已发表SCI论文7篇，其中Physical Review B、Applied Physics Letters、Journal of Applied Physics和Journal of Physics：Condensed Matter各一篇，较好地完成了预期的研究目标。.项目执行期间，项目负责人多次受到省市和学校的表彰：1）2012年入选江苏省“青蓝工程”优秀青年骨干教师；2) 2013年被评为江苏省徐州市学习型教师；3) 2011年被评为中国矿业大学科研攻关标兵。指导研究生5人，2人获得国家奖学金(2012年，2013年)，2人获得中国矿业大学首届优秀创新硕士奖学金(2013年)。课题组成员共参加相关专业国际学术会议6人次，成功申请国家自然科学基金2项。