鐵電納米材料的第一性原理計算.pdf

1、鐵電納米材料具有優(yōu)良的鐵電、介電、壓電及光電等性能，廣泛應(yīng)用于微機電器件等領(lǐng)域。在納米尺度下應(yīng)變常常對鐵電納米材料的各種特性有非常大的影響，因此研究應(yīng)變對材料的調(diào)控行為具有廣泛的理論和實際意義。本文基于密度泛函理論的第一性原理計算方法，研究了鐵電納米材料在應(yīng)變調(diào)控作用下的鐵電特性。首先，研究了鐵電納米材料中應(yīng)變梯度產(chǎn)生的極化。鐵電材料在微納米尺度下很容易產(chǎn)生應(yīng)變梯度，由應(yīng)變梯度產(chǎn)生極化的現(xiàn)象稱為撓曲電效應(yīng)。應(yīng)變梯度和極化之間的線性關(guān)系用

2、撓曲電系數(shù)來描述。撓曲電系數(shù)是一個四階張量，很難直接用實驗測出其所有分量。利用第一性原理計算方法直接計算了鐵電材料BaTiO3橫向和剪切撓曲電系數(shù)。為了比較不同材料的撓曲電系數(shù)，對介電體SrTiO3材料的撓曲電系數(shù)也進行了計算。對于SrTiO3晶體，預(yù)測的橫向和剪切撓曲電系數(shù)與實驗測量一致，而BaTiO3晶體的預(yù)測值比實驗值要小，這可能是由于溫度差異和外來表面缺陷造成的。其次，研究了應(yīng)變對鐵電PbTiO3納米管中非本征鐵電性的作用，第一