【正文】 i3O12 薄膜的回線面積受電場幅值的影響比起 (?2)2和 (Φ 2)3型要小，而且這種影響隨著沿 a/b軸擇優(yōu)取向度的提高而減小。 第四章 Bi4Ti3O12 薄膜的回線動力學(xué)標(biāo)度 36 100 1000110100 1 2 3 A/(CV/cm3)E0/(k v/cm ) 圖 A隨 E0變化對比圖 (2021Hz) 圖 f=2021Hz條件下三種薄膜樣品的回線面積 A隨外電場幅值的變化對比圖。可以得知，當(dāng)回線達(dá)到飽和時，隨機(jī)取向樣品 （ 1）， a/b軸低擇優(yōu)取向度樣品（ 2）和 a/b軸高擇優(yōu)取向度樣品（ 3）三者回線面積相比較，隨機(jī)取向樣品的回線面積 A要小于 a/b軸低擇優(yōu)取向度樣品小于 a/b軸高擇優(yōu)取向度樣品，這說明隨機(jī)取向Bi4Ti3O12 鐵電薄膜翻轉(zhuǎn)過程中消耗的能量隨取向度的增大而增大?？梢哉J(rèn)為，鐵電疇翻轉(zhuǎn)消耗能量為： ?co sEVPW S ??? ，其中 V是晶?；蚓Ш说捏w積， PS電疇自發(fā)極化矢量， E 為外電場， θ 是自發(fā)極化矢量 PS與外電場 E之間青島大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 37 的夾角 [2]。翻轉(zhuǎn)過程中消耗的總能 量等于對應(yīng)不同 θ 的電疇消耗能量的積分。隨機(jī)取向Bi4Ti3O12 鐵電薄膜中電疇取向方向分布平均，而沿 a/b 軸擇優(yōu)取向 Bi4Ti3O12薄膜的電疇取向方向分布與電場方向趨于一致（ |θ |→ 0， |cosθ |→ 1），因此總的積分值會增大。所以 a/b 軸擇優(yōu)取向 Bi4Ti3O12薄膜大于隨機(jī)取向 Bi4Ti3O12鐵電薄膜翻轉(zhuǎn)過程中消耗的能量。 Bi4Ti3O12薄膜中只包含 90186。 和 180186。 疇及反向疇 [14]。 90186。 疇翻轉(zhuǎn)的過程中伴隨著應(yīng)變能，所以 90186。 疇一般發(fā)生在較高的外加電場作用下。在 a/b 軸擇優(yōu)取向的 Bi4Ti3O12薄膜中，電場幅值 E0較低時，對應(yīng)于非 a/b軸取向晶粒 180186。 疇的極化翻轉(zhuǎn)，隨著電場幅值 E0的增大，對應(yīng)于非 a/b 軸取向晶粒 90186。 疇及沿 a 軸取向的晶粒 180186。 疇的極化翻轉(zhuǎn)，最后是沿 b軸取向的晶粒 90186。 疇的極化翻轉(zhuǎn)。 不同取向電疇消耗的能量不同，發(fā)生極化翻轉(zhuǎn)所需的外電場值也不同，與外電場方第四章 Bi4Ti3O12 薄膜的回線動力學(xué)標(biāo)度 38 向越接近平行越易翻轉(zhuǎn)。隨機(jī)取向 Bi4Ti3O12鐵電薄膜中電疇取向方向分布平均，隨著 E0值增大，電疇按照對應(yīng) |cosθ |值由大到?。O化翻轉(zhuǎn)由難到易）依次翻轉(zhuǎn)，回線面積A隨 E0變化表現(xiàn)出變化較為平緩。 a/b軸擇優(yōu)取向 Bi4Ti3O12 薄膜中電疇方向分布不平均， |cosθ |接近 1（易翻轉(zhuǎn)）的電疇多，其他方向分布的電疇（翻轉(zhuǎn)隨 |cosθ |的變小而變得困難）相對較少，因此其 A隨 E0變化表現(xiàn)出隨電場變大迅速增大，易翻轉(zhuǎn)電疇翻轉(zhuǎn)完成后，難翻轉(zhuǎn)電疇開始翻轉(zhuǎn)，但與隨機(jī)取向薄膜相比數(shù)量要少，因此 A隨 E0的增加會更平緩。如圖 所示，這在標(biāo)度關(guān)系中的表現(xiàn)就是飽和回線的標(biāo)度指數(shù)中 b值大小關(guān)系為，隨機(jī)取向大于 a/b軸擇優(yōu)取向。 青島大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 39 結(jié)論 ，高電場條件下隨機(jī)取向Bi4Ti3O12 薄膜的標(biāo)度關(guān)系為： A∝ f 0。 a/b 軸低擇優(yōu)取向度的 Bi4Ti3O12鐵電薄膜的標(biāo)度關(guān)系為： A∝ f 。 a/b軸高擇優(yōu)取向度的 Bi4Ti3O12鐵電薄膜的標(biāo)度關(guān)系為：低頻段 A∝ ；高頻段 A∝ f 。 A，即電疇翻轉(zhuǎn)消耗的總能量，隨 a/b軸取向度的增強(qiáng)而增大。 ，飽和回線對應(yīng)的疇翻轉(zhuǎn)越充分。 致謝 40 致 謝 本文是在導(dǎo)師盧朝靖教授和張永成老師的悉心指導(dǎo)下完成的。盧老師誨人不倦的高尚情操、 勤奮嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)風(fēng)范和淵博的學(xué)識將使我終身受益。研究選題體現(xiàn)了導(dǎo)師高瞻遠(yuǎn)矚開闊敏銳的思維 ， 實驗工作凝聚了導(dǎo)師大量的心血。在此 ， 謹(jǐn)向盧老師表示誠摯的感謝和深深的敬意。 特別感謝張永成老師在鐵電性能測試方面與回線動力學(xué)標(biāo)度方面給予我耐心細(xì)致具體的指導(dǎo)。 感謝實驗室?guī)熜謳熃愫屯瑢W(xué)對我的支持、鼓勵和幫助。 最后衷心感謝我的父母，感謝他們給予我無私的愛與堅強(qiáng)的支持！ 參考文獻(xiàn) 41 參考文獻(xiàn) [1] 殷之文 .電介質(zhì)物理學(xué) .[M].北京：科學(xué)出版社 ,2021. [2] 李超 , 葉萬能 , 張永成等 . 沿 a/b軸擇優(yōu)取向 Bi4Ti3O12鐵電薄膜的回線 動力學(xué)標(biāo)度 .青島大學(xué)學(xué)報 (自然科學(xué)版 ), 2021, 23(2): 1216 [3] 喬燕 . Bi4Ti3O12 鐵電薄膜及鐵電儲存器 . 江漢大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），20210100203 [4] Scott J F. in Thin Film Ferroelectric Materials and Devices, edited by R. Ramesh(Kluwer Academic, Boston, 1997), p. 115 [5] Li S P, Cao W W and Cross L E. The extrinsic nature of nonlinear behavior observed in lead zirconate 參考文獻(xiàn) 42 titanate ferroelectric ceramic [J]. J. Appl. Phys., 1991, 69: 72197224 [6] Rao M and Pandit R. Magic and thermal hysteresis in the O(N)symmetric (Φ 2)3 model [J]. Phys. Rev. B, 1991, 43: 33733386 [7] Liu J M, Chan H L, L Choy C. Scaling behavior of dynamic hysteresis in multidomain spin systems [J]. Mater. Lett. 2021, 52: 213219 [8] Liu J M, Pan B, Yu H, et al. Dynamic hysteresis dispersion scaling of ferroelectric Ndsubstituted Bi4Ti3O12 thin films [J]. J. Phys.: Con. Matt., 2021, 16: 11891195 [9] Liu J M, Yu H, Pan B, et al. Dynamic scaling of hysteresis dispersion in ferroelectrics [J]. Mater. Scie. And 參考文獻(xiàn) 43 Engi. B, 2021, 118: 26 [10] Yimnirun R, Laosiritaworn Y, Wongsaenmai S, et al. Scaling behavior of dynamic hysteresis in soft lead zirconate titanate bulk ceramics [J]. Appl. Phys. Lett., 2021, 89: 162901 [11] Orihara H, Hashimoto S, Ishibashi Y. A Theory of DE Hysteresis Loop Based on the Avrami Model [J]. J. Phys. Soc. Jpn., 1994, 63: 10311035 [12] Yimnirun R, Wongmaneerung R, Wongsaenmai S, et al. Dynamic hysteresis and scaling behavior of hard lead zirconate titanate bulk ceramics [J]. Appl. Phys. Lett., 2021, 90: 112908 [13] Chapman D W. Some thin ‐ film Properties of a New Ferroelectric 參考文獻(xiàn) 44 Composition [J]. J. Appl. Phys., 1969, 40: 23812385 [14] Ding Y, Liu J S, Qin H X, et al. Why lanthanumsubstituted bismuth titanate bees fatigue free in a ferroelectric capacitor with platinum electrodes [J]. Appl. Phys. Lett., 2021, 78: 41754177 [15] Liu J M, Yu H, Pan B,Chen,X,Y,et al. Dynamic scaling of hysteresis dispersion in ferroelectrics [J]. Mater. Scie. And Engi. B, 2021, 118: 26