鐵電薄膜相變性質的高階格林函數研究.pdf

1、鐵電薄膜與相應的塊體材料相比具有一系列優(yōu)良的特殊性質，例如鐵電性、壓電性、介電性、熱釋電性、熱光效應、電光效應、聲光效應、光折變效應以及非線性光學效應等，在現代光電子學和微電子學兩大領域中均具有重要的或潛在的應用價值，所以受到物理學家和材料學家的廣泛關注。鐵電薄膜的物理性質不同于相應的塊體材料，有時即使材料和成分一樣、制備工藝過程細節(jié)完全相同，但所有研究結果表明仍然存在一些個體的差異。導致這種情況的原因有可能是由于薄膜制備過程中受到雜質

2、、缺陷、表面應力和界面應力以及不同組成成分間的界面效應等眾多因素的影響，也有可能來源于薄膜不同結構層之間的交換相互作用。因此不管是基礎實驗還是理論研究，對鐵電薄膜相變性質的研究都具有重要的實際和理論意義?；谝陨显颍菊撐幕跈M場Ising模型，利用費米型格林函數方法研究了鐵電薄膜的相變性質。
　　本論文的主要研究內容和結論如下：
　?。?）為了探討鐵電薄膜各交換相互作用和橫場參數以及薄膜層數對相圖的影響，特別是各交換相互

3、作用和橫場參數過渡值之間的內在關系。本論文利用費米型格林函數方法系統(tǒng)地研究了鐵電薄膜體內交換相互作用Jb、表面橫場?s和體內橫場?b以及層數N對相圖的影響，并詳細地討論了當薄膜系統(tǒng)由鐵電相占主導地位相圖（FPD）向順電相占主導地位相圖（PPD）轉變過程中各相互作用及橫場參數存在的過渡值特性。最后將體內交換相互作用Jb和表面橫場?s以及體內橫場?b的過渡值構成的集合??J bc,?sc,?bc在三維過渡值參數空間??J b,?s,?b中以

4、曲面圖形式展示。同時，我們也將計算結果與通常平均場近似以及關聯有效場理論進行了對比。
　?。?）在關聯有效場理論的框架內，將微分算子技術進行推廣研究了具有雙表面層的鐵電薄膜相變性質。利用推導所獲得的一個解析通式方程詳細地討論了鐵電薄膜各交換相互作用和橫場參數以及薄膜層數對雙表面鐵電薄膜相圖的影響，并計算了各個相互作用參數的過渡值特性。通過與通常平均場理論近似進行比較，發(fā)現關聯有效場理論和高階格林函數一樣可以在某種程度上消減通常平均

5、場理論近似對鐵電薄膜鐵電性的夸大。
　?。?）本論文通過對比表面層數分別為單表面層、雙表面層時鐵電薄膜相圖中的不依賴于薄膜層數N的共同相交交點坐標和各相互作用參數的過渡值特性，詳細地研究了薄膜的表面層數對鐵電薄膜相變性質的影響。結果表明，在通常平均場近似、關聯有效場理論和費米型格林函數技術三種理論近似方法的框架內，表面層數的改變必然會導致薄膜相圖中共同相交交點的坐標發(fā)生變化，而當體內層數相同，表面層數的改變則不會改變薄膜各相互作用