一、半导体和铁电体集成体系晶格振动（论文文献综述）
梁岩[1]（2021）在《二维材料电子相关性质及层间弱相互作用的理论研究》文中提出以氮化硼、石墨烯、过渡金属硫族化合物、MXene、黑磷、CrI3和MoSi2N4等为代表的二维材料具有许多独特的电子、光学和力学等性质,一直吸引各学科领域科研人员的研究兴趣。它们同时在纳米工业的应用上展示了巨大的前景。目前,这些已被发现的二维体系几乎覆盖了所有的研究领域,如过渡金属硫族化合物和黑磷是光电领域的明星基材;MXene/石墨烯被广泛用于的电极阳极;CrI3/VSe2作为自旋电子学研究的重要基础;SnTe被认为是极好的二维铁电体系。但是,目前很多二维材料因为低迁移率,空气中易氧化等缺点在研究和应用中受到限制。除了本征的二维材料之外,二维范德华多层的不断发展为观测大量新奇的物理效应和开发有用的纳米器件也提供了新机会。二维范德华多层可以被分为范德华异质结和多层。在范德华异质结中,我们可以将性质各异的多种二维单元通过较弱的范德华力进行物理结合,使整个体系成为集多种材料物理特性于一体的多功能特性的载体。对于范德华多层,层间的相对堆叠、扭转等效应可能会使整个多层体系的性质发生很大的变化。例如多层石墨烯,不同的多层堆叠可能产生本征单层并不具有的新物理效应,包括磁性、陈绝缘体态、拓扑平带等。但是不同材料的多层中很多隐藏的性质和功能未被清晰认识。所以,设计新型稳定的二维材料及多层,对其电子等相关性质进行发现并给出透彻的理论分析,将对推进二维材料的基础研发及实际应用具有十分重要的指导意义。为了解除实验和理论研究中的各种限制,我们在本论文中设计了多种新型的二维单层和范德华多层,并对它们的电子性质、光激发行为和铁性等进行了系统的研究,同时对其内在的物理机制和功能应用进行了深刻的阐述。该论文共包含六章内容:第一章概述了当前二维单层和多层的相关的研究领域和现状。第二章对本论文应用的理论基础与计算方法进行简介。第三章设计并研究了几种新型二维单层的电子及相关性质,并讨论了它们在光电和陈绝缘体研究中的巨大潜力。第四章详细介绍了对二维范德华异质结在光电转化方面的相关特性及讨论。第五章提出了几种二维范德华多层作为多层铁电体系的设计方案,详细研究和讨论了电子性质及铁电与其他相关性质之间的耦合。第六章对本论文的整体研究进行总结,并展望了二维材料及范德华多层的未来发展。本论文包含的主要研究内容及结果如下:（1）受到最近实验的启发,我们设计并研究了二维家族另外两个Ⅴ-Ⅵ族化合物新成员:Sb2Te2X（X=S、Se）单层。我们发现Sb2Te2X单层具有优秀的热动力学稳定性。二维Sb2Te2S和Sb2Te2Se分别具有0.87和0.76eV的能隙。更有趣的是,它们拥有两个优异的特性,即,各向同性的高电子迁移率和可见光区域高的光学吸收。这些结果证明了 Sb2Te2S和Sb2Te2Se作为纳米电子学和光学器件的巨大潜力,同时也为Ⅴ-Ⅵ族二维单层研究开辟了新的方向。（2）研究了氮和氧不对称官能化的二维Bi（111）的稳定性、磁性及拓扑性。结果表明,该二维薄膜是二维高温量子反常霍尔系统。铁磁居里温度高达420K,非平庸的体带隙隙高达454 meV,这使得量子反常霍尔效应可以在室温甚至高温下观察到成为可能。对无间隙手性边缘态、陈数（C=1）、量子化的量子反常霍尔电导的进一步分析为Bi2ON作为量子反常霍尔材料提供了确凿证据。该研究为实现在高温下量子反常霍尔效应的观测,和制造在室温下工作的低能耗自旋电子器件提供了新方向。（3）基于第一性原理模拟,我们探究发现g-C3N4/InSe和双层g-C3N4/InSe异质结能够有效提升g-C3N4的光催化活性。结果显示,异质结具有直接带隙、可调节的电子性质、type-Ⅱ型能带对齐以及高效的光吸收。此外,通过密度泛函理论框架下的非平衡格林函数方法计算了异质材料的光激发电流。研究发现,在提出的异质结中,可见光照射下的光电流被预测高达2.9μA/mm2,远优于其他基于g-C3N4复合材料。该研究说明,InSe单层是一种非常有希望的g-C3N4光催化分解水助催化剂,为实验上设计高效的可见光驱动水分解光催化剂提供了有价值的参考。（4）研究了一系列可在实验上合成的四方结构的钛氮卤素化合物。由于其本身适中的直接带隙、超强的光吸收和超高的光响应、小的有效质量和激子结合能等性质,使其成为作为太阳能电池优秀的施主和受主材料。更重要的是,我们发现它们两两组合形成的异质结可以构成Type-Ⅱ的能带对齐,从而利于形成激子太阳能电池。模拟得到的TiNF/TiNBr、TiNCl/TiNBr及TiNF/TiNCl双层太阳能电池的最大能量转换效率分别可达18%、19%和22%,本研究表明这些双层体系在实现高效的二维太阳能电池方面具有很大的潜力。（5）基于含时密度泛函理论并结合非绝热分子动力学,我们详细讨论了 Janus-MoSSe/WSe2范德华异质结中详细的电荷转移。由于供体和受体电子态之间的较大交叠,可以观察到层中超快速的电荷分离。但是电子-空穴复合的初始状和最终电子态被严格限制在不同的材料中,导致电子-空穴复合比电荷分离慢2个数量级。此外,结合密度泛函理论与非平衡格林函数,我们进一步计算了范德华异质结中的光响应特性。结果显示,所研究的范德华异质结中在较大的可见光谱范围内都显示了较高的光响应特性。该原子尺度的模拟研究对下一代光检测和捕获设备的设计有很大的指导作用。（6）我们首次提出了面外铁电可存在于双层磷烯、砷烯和锑烯单元素晶格中。我们的结果表明,它们相当大的面外极化是由独特的堆叠引起的电荷重新分布造成的。在空穴的掺杂下,双层磷烯和砷烯可以变成多铁,表现出铁电和铁磁之间的强耦合。此外,这三种体系均可实现由铁电诱导的可逆自旋纹理。这些发现不仅拓展了二维面外铁电的范畴,而且能够指导未来多功能纳米器件的实际设计。（7）我们提出了一种利用范德华相互作用实现二维关联铁电体的新方案,并将该方案应用于大量二维范德华材料中。我们证明了二维范德华多层（BN、MoS2、InSe、CdS、PtSe2、TI2O、SnS2、Ti2CO2等）可以通过堆叠调控表现出面内和面外铁电耦合,从而产生二维互相关联的铁电性。我们进一步提出,这种关联铁电可以表现出许多不同的特性,例如,对自旋纹理的完全电控以及对于四层VS2中的谷对比物理进行电学永久控制。该项研究加深了人们对二维关联铁电的理解,同时也为基于二维互相关联铁电的其他研究开辟了新的方向。（8）探索并提出通过滑动多层拓扑材料设计二维铁电拓扑绝缘体的通用方式。研究表明在基于范德华多层的二维拓扑绝缘体,以三层结构的Bi2Te3为模型体系,可以通过特定的层间滑动诱导平面内和平面外的铁电,实现铁电和拓扑序的共存。铁电和拓扑序参量的强耦合使得拓扑态对极化反转敏感,实现了对拓扑性质的非易失性铁电控制。所揭示的设计准则和铁电-拓扑耦合不仅对二维晶格中铁电耦合和拓扑物理的基础研究很有帮助,而且会启发纳米器件中新的应用。
司书芳[2]（2021）在《铁基窄带隙氧化物的合成及性质研究》文中认为铁性氧化物结构稳定、性能卓越、应用广泛,是一类重要的功能材料。其灵活多样的晶体结构和元素组成使其具备突出的掺杂容忍度,不仅可以在特定格位进行离子掺杂以实现对其结构对称、能带分布以及自旋排布等特性的调控,还可以将其与其他材料固溶或复合,通过弹性相互作用使多种自由度之间相互耦合,从而诱发材料的多功能性。通过不同方式的性能优化,铁性氧化物在低功耗高密度逻辑存储器、自旋电子器件和能量收集器等多功能器件中表现出更加广阔的应用前景。此外,铁电氧化物因其特有的体光伏效应备受关注,但其在光伏领域的广泛应用依然受到本征宽带隙的限制。因此探索窄带隙铁性氧化物并将其应用于太阳能光伏器件也成为铁性材料研究的重要目标。本论文以铁基铁性氧化物为研究主线,聚焦于铁基钙钛矿、铁基双钙钛矿氧化物与尖晶石铁氧体等铁性材料,通过固相反应法、溶胶-凝胶技术以及脉冲激光沉积技术制备了多个组分的BiFeO3（BFO）基、（K,Na）0.5Bi0.5TiO3（（K,N）BT）基和KNbO3（KNO）基铁性材料。采用离子掺杂、固溶和复合等实验策略对材料进行性能优化,并通过多维度的表征和测试手段深入研究晶体结构、微观形貌、能带结构以及光、电、磁性质,为多功能材料和器件的研发提供新思路。本论文的创新性成果包括以下几点:1.通过离子掺杂实现对BFO进行光学带隙和自旋磁序的调控。采用固相反应法制备二价离子Bi位掺杂的Bi0.7A0.3FeO3（BAFO,A=Ca,Sr,Pb,Ba）陶瓷,溶胶-凝胶法制备了La3+、Mn2+惨杂的Bi0.85La0.15FeO3（BLFO）、BiFe0.85Mn0.15O3（BFMO）与Bi0.85La0.15Fe0.85Mn0.15O3（BLFMO）多晶薄膜,旨在探索不同离子掺杂对BFO陶瓷与薄膜的结构及性质的影响。X射线衍射（XRD）和拉曼散射光谱数据表明高温烧结制备的BAFO陶瓷和BFO基薄膜均为结晶良好的多晶钙钛矿结构。陶瓷和薄膜样品均因离子掺杂发生由菱方相向立方相的转变,并且由于掺杂离子半径的不同而引起相应的晶格膨胀与收缩的现象。通过Williamson-Hall分析法估算了薄膜的晶格应力,验证了离子掺杂导致的晶格畸变现象。拉曼光谱分析表明,Bi位和Fe位离子掺杂会引起不同波段拉曼模式的变化,也进一步证实了离子掺杂对Bi-O键、Fe-O键与FeO6振动的改变。扫描电子显微镜（SEM）的测试结果显示,与BFO样品相比,BAFO的晶粒由椭圆形转变为方形,尺寸明显减小,边界更加清晰。La3+的掺杂有助于改善薄膜致密性,而Mn2+掺杂导致晶体中氧空位增多,BLFO和BLFMO薄膜的生长质量优于BFMO薄膜。纯BFO陶瓷和薄膜的光学带隙（Eg）分别为1.97eV 和 2.56eV,BCFO 陶瓷的Eg降至 1.96 eV,而 BSFO,BPFO 和 BBFO 陶瓷的带隙相较于BFO增大,这一现象是由于晶格膨胀引起的化学压减小导致的。Mn2+掺杂可引入带尾态有效窄化BFO薄膜的带隙,而La3+掺杂因伯斯坦-莫斯效应使薄膜带隙展宽,使BLFMO薄膜的Eg降至2.36 eV。室温下的磁滞回线（M-H）表明,Sr2+,Pb2+和Ba2+的掺杂会引起陶瓷样品从反铁磁性到铁磁性的转变,其归因于掺杂引起的晶格畸变对BFO本征螺旋反铁磁结构的破坏。2.采用固溶和复合两种改性方式进一步实现对BFO基陶瓷的带隙窄化与磁、电特性优化。固相反应法制备（1-x）Bi0.7Ba0.3Fe0.7Co0.1Ti0.2O3-xBaFe0.35Co0.15Nb0.5O3（（1-x）BBFCT-xBFCNO）固溶体与（1-x）BiFeO3-xZnFe2O4（（1-x）BFO-xZFO）复合陶瓷,两种方法均有效地调整了 BFO基氧化物的结构和性质,在带隙窄化方面表现突出。XRD衍射图谱分析表明实验制备的BFO基固溶体与复合陶瓷均表现出良好的结晶度。钙钛矿型BBFCT和双钙钛矿型BFCNO均呈现立方结构,但两者的固溶体转变为菱形结构,揭示了晶格畸变的存在。在（1-x）BFO-xZFO复合陶瓷的XRD图谱中发现两组相互独立的衍射峰,表明两相均独立存在在复合陶瓷中,并且未发生化学反应。（1-x）BBFCT-xBFCNO固溶体陶瓷中,三个频段的拉曼活性模式均发生了明显的变化,表明BFCNO的加入对BBFCT中Bi-O键、Fe-O键及FeO6八面体都产生了影响。（1-x）BFO-xZFO复合陶瓷中,中、高频的拉曼模式相较于低频模式变化更加明显,表明ZFO的加入主要作用于Fe-O键及FeO6八面体。双钙钛矿型BFCNO与尖晶石型ZFO均可提高BFO基氧化物对可见光的吸收能力,通过固溶和复合使0.4BBFCT-0.6BFCNO陶瓷和0.4BFO-0.6ZFO陶瓷的光学带隙值分别降至1.56 eV和1.83 eV。带隙的窄化主要起源于晶格畸变所引起的FeO6晶体场环境的变化。在（1-x）BBFCT-xBFCNO固溶体陶瓷中发现了铁磁性和铁电性,其磁性的变化可借助不同离子间的Dzyaloshinskii-Moriya（DM）相互作用和束缚磁极化子理论作出解释。（1-x）BFO-xZFO复合陶瓷表现出线性M-H关系,这是由于ZFO的正尖晶石结构使其在室温下表现为顺磁性,因此无法有效改善BFO本征螺旋反铁磁结构。3.钙钛矿氧化物（K,Na）0.5Bi0.5TiO3（（K,N）BT）与尖晶石铁氧体复合材料的结构与特性研究。固相反应法分别制备（1-x）K0.5Bi0.5TiO3-xCoFe2O4（（1-x）KBT-xCFO）与K0.25Na0.25Bi0.5TiO3（KNBT）基复合陶瓷,实验表明将铁电相与铁磁相复合是实现多铁性材料的有效手段,同时尖晶石铁氧体可以有效窄化钙钛矿KBT与KNBT本征宽带隙,使其成为更加理想的铁电光伏材料。XRD衍射图谱表明,在（1-x）KBT-xCFO复合陶瓷与KNBT基复合陶瓷中均检测到两组独立的XRD衍射峰,分别表征了钙钛矿氧化物相与尖晶石铁氧体相。从低频、中频和高频三个波段分别讨论两组复合陶瓷拉曼活性模式的变化,发现尖晶石铁氧体的加入主要改变了中频波段的拉曼模式,这是由于尖晶石相的过渡金属离子进入KBT/KNBT中,引起Ti-O键的键长和键角的变化,从而改变其振动方式。在KBT基复合陶瓷中,CFO相的增加有效地改善了 KBT在可见光范围的吸光能力,复合陶瓷的带隙从KBT的3.320 eV降低到1.331 eV。尖晶石相Co0.8Ni0.2Fe2O4（CNFO）、Co0.8Zn0.2Fe2O4（CZFO）及 Co0.8Ni0.1Zn0.1Fe2O4（CNZFO）的加入分别使带隙由KNBT的3.38 eV降至2.50 eV、2.63 eV和2.58 eV。M-H曲线测试表明,CFO相的加入使复合陶瓷从KBT的反铁磁性转变为铁磁性,且饱和磁化强度随着CFO含量的增加而增大,其铁磁性主要来源于CFO相中四面体和八面体亚晶格中金属离子之间发生的超交换作用。电滞回线（P-E）测试表明,尖晶石铁氧体对复合陶瓷的电学特性也有突出的优化作用。其中,尖晶石相NCFO、ZCFO以及NZCFO的加入对KNBT基复合陶瓷的铁电性有明显的增强作用,各项电学参数都被显着提高。4.探究铁基双钙钛矿氧化物对KNbO3（KNO）基陶瓷光、电、磁特性的调控。首先通过脉冲激光沉积法制备铁基双钙钛矿Ba(Fe1/3Ni1/3Nb1/3)O3（BFNNO）外延单晶薄膜,并以固相反应法制备了（1-x）KNbO3-xBa(Fe1/3Ni1/3Nb1/3</sub>O3（KBFNNO）与（1-x）KNbO3-xBa(Co1/3Ni1/3Nb1/3)O3（KBCNNO）固溶体陶瓷,结果表明铁基双钙钛矿氧化物可有效优化KNO基材料的性能,对其带隙窄化作用尤为突出。通过脉冲激光沉积技术制备了 BFNNO单晶薄膜,探索并优化了薄膜的生长工艺。实验证明,700℃是BFNNO单晶薄膜生长的最适宜的衬底温度。通过X射线反射（XRR）图谱计算了650℃衬底温度下制备的薄膜厚度,约为61.538 nm,并与SEM截面图测得的厚度十分接近。通过光致发光（PL）光谱分析了BFNNO单晶薄膜的光学特性,结果表明薄膜的光学带隙值约为0.99 eV。在KBFNNO固溶体中,KNO的多组特征峰合分别合并为单一峰,证实了从正交到立方的相变的发生;同时衍射峰向低角度偏移,表明了由离子半径不同所引起的晶面间距增大和晶胞体积膨胀现象。拉曼模式的变化进一步表明BFNNO的加入对KNO晶体结构和对称性的影响。铁基双钙钛矿氧化物BFNNO极大地窄化了KNO的带隙,使固溶体表现出1.62 eV的窄带隙。同时,BFNNO的加入使KNO从本征抗磁性转变为铁磁性,并在一定程度上增强了材料的极化强度。最后,将KBCNNO固溶体陶瓷与KBFNNO材料体系进行了对比研究。结果表明,铁基双钙钛矿的BFNNO更能有效地窄化KNO的光学带隙;在磁性方面,虽然BCNNO陶瓷在室温下表现为铁磁性,但它与KNO的固溶体却转变为顺磁性,因此在磁性优化方面BCNNO也不如BFNNO;在电学性质方面,KBCNNO固溶体表现为接近线性的P-E关系,表明BCNNO也无法改善KNO的铁电性,三组实验共同证明了铁基双钙钛矿氧化物BFNNO性能的优越性。
孙静[3]（2021）在《纳米氧化物的反常铁电性与局域结构》文中提出铁电材料丰富的电学性能使其在非易失性存储、电容及传感器等领域拥有广阔的应用前景。近些年来,纳米铁电作为电子器件集成化和微型化的技术基础,成为理论和实验研究的热门领域。然而,随着铁电体物理尺寸的减小,铁电性通常会发生衰减,甚至达到临界尺寸时,铁电性消失。因而在纳米铁电体中保持良好的铁电性能是一个巨大的挑战。同时,铁电有序的建立本质上依赖于材料的晶体结构,因而对于晶体结构的理解是研究铁电理论和解释物理性能的重要依据。由于纳米铁电材料特殊的存在形式,尺寸、界面效应及应力等显着影响其性能。所以,研究纳米材料的局域结构与铁电性能之间的耦合关系具有重要意义。本论文较为系统地研究了几种典型的纳米铁电氧化物材料的局域结构和铁电性能;通过控制尺寸、表面状态等方式对铁电自发极化进行调控;同时揭示了纳米铁电氧化物的原子排布、局域结构和铁电性能的耦合关联,探索其中的物理机制。具体内容如下:首先通过调控样品尺寸及表面暴露状态,实现了对零维钛酸铅纳米材料的铁电性能调控。通过同步辐射X射线衍射实验,发现随着尺寸减小,晶体的四方性反常增大。结合同步辐射X射线全散射技术、拉曼光谱等,揭示其局域结构以及自发极化的增强。进一步通过X射线吸收谱等,揭示了钛酸铅纳米颗粒表面的原子端面暴露状态。第一性原理计算从电子结构层面证明了这种特殊的表面状态与增强的极化之间的关系。采用反向蒙特卡洛方法（RMC）对零维钛酸铅纳米颗粒的铁电自发极化分布进行了三维解析。中子全散射实验和电子显微分析发现尽管纳米钛酸铅中主体上极化沿c轴具有线性特征,但表面和内部极化分布呈现较大差异性,进一步的分析发现这种差异性与极化的一致性相互关联。最后以原子坐标参数作为衔接局域结构与长程平均结构的桥梁阐明了整个纳米颗粒中两者的关系。通过调节尺寸、设计相结构的方法,在二氧化锆纳米材料上诱导出铁电性。X射线衍射实验表明二氧化锆纳米材料的平均晶体结构为立方相。结合X射线、中子全散射实验,揭示了材料的正交相局域结构畸变。进一步通过反向蒙特卡洛拟合结果的键角、配位数等分析,发现具有极性的正交相局域结构的主导性分布,这正是纳米二氧化锆诱导铁电性的结构起源。本论文提供了一种基于局域结构认识并调控非传统纳米铁电氧化物的有效途径,通过界面、应力与材料局域结构、相结构的精确表征,获得铁电相关物性优化的构效关系基础,对于新型功能材料的研发设计具有启示性。
简晓东[4]（2020）在《钛酸钡基无铅多层陶瓷的制备、结构和大电卡效应的研究》文中研究表明电卡效应（Electrocaloric Effect,ECE）通常指的是在极性材料中,其内部极性电偶极子对外加电场激励响应,而发生的翻转、取向和重排等行为,由此引起材料系统中熵的变化,宏观上表现为材料绝热条件下的温度变化和等温条件下的熵变过程。随着制冷技术在医疗器械、冷冻储藏、冷冻运输、智能家居、特种器械、微型电子电路均热散热等现代制冷场景下需求的日益增长,为解决传统蒸汽压缩制冷方式在制冷效率、温室效应以及应用场景等方面的限制,研发一类新型、高效的全固态制冷技术以适应现代社会的需求已然成为亟待研究者解决的问题之一。电卡效应因其高达60%的相对制冷循环效率以及较于其他新兴制冷技术而言,更高的制冷量和较低的驱动门槛,成为取代的传统蒸汽压缩制冷技术的有效技术方案。而对于基于电卡效应的全固态制冷方式而言,目前的研究仍处于材料选择和优化阶段,如何设计一类具有高电卡响应、具有优异的热学特性和机械性能、且满足实际电卡制冷器件设计要求的电卡材料,成为当前新型电卡效应全固态制冷器件设计的核心问题。本工作中,将基于环境友好型无铅钛酸钡陶瓷材料体系,通过掺杂以及多层陶瓷结构设计,以满足实际制冷器件设计要求。一、通过ZrA+离子替位掺杂钛酸钡陶瓷钙钛矿ABO3晶格中B位Ti14+离子位置,优化调节钛酸钡陶瓷电学性能。Zr4+离子掺杂将减低材料体系铁电相与顺电相之间的转变温度,即材料居里点,通过掺杂可获得接近室温的居里温度区间,同时,Zr4+离子掺杂在一定程度上可使得钛酸钡由正常铁电体向弛豫铁电体转变,展宽相变窗口,获得更宽的器件操作温区。当Zr4+离子掺杂含量为5 mol%,温度在113℃处,施加3 MV/m外部电场,测得该体系最高绝热温变值△Tmax=2.4K,除此之外,同一成分中得到0.8 K·MV/m的电卡效应效率（|△T/△E|）;二、通过Zr4+及Sr2+共同调控钛酸钡陶瓷体系电卡性能,Zr4+离子和Sr2+离子的掺杂均会诱导铁-顺电相转变点往低温方向移动,将钛酸钡高达120℃的居里温度点调整至室温区附近,约～10℃到～60℃之间;此外,由于Zr4+离子的掺杂在材料系统中削弱了相邻偶极的相关性,使铁电体体系一级相变特征消失而呈现介电弛豫特性,这正是此类材料更宽的实用温域的来源。Sr2+离子在钛酸钡钙钛矿相体结构中,替位掺杂A位离子处,有利于稳定四方相,并一定程度上降低了材料晶格对称性,增加宏畴占比,提高极化响应,从而提高电卡效应。（BaxSr1-x）（ZryTi1-y）O3块体陶瓷绝热温变（△T）值随着Sr2+离子掺杂含量的增加而增大,在50 kV/m的外加电场下,（Ba0.85Sr0.15）（Zr0.15Ti0.75）O3陶瓷中,获得相对的绝热温变△T为2.4 K,同时也将具有较宽的使用操作区间;三、为进一步提升陶瓷材料的电学性能,尽可能消除陶瓷材料由于氧空位等缺陷引起的漏电流和损耗,而降低材料电卡效应强度,将采用易变价的异价掺杂锰离子俘获和补偿陶瓷材料内氧空位所导致的自由电子和缺陷电荷中心,降低材料损耗,提高材料介电、铁电性能和电卡性能。通过调整不同含量的掺杂方案,本工作中提供了一种较低的介电损耗,在室温附近具有较宽的操作温度区间,且在低场下拥有优良的电卡响应的锰、锶、锆离子掺杂钛酸钡基陶瓷体系。并在（Ba0.6Sr0.4）（Mn0.001Ti0.995）O3陶瓷样品中,施加50 kV/cm的外加电场激励下,获得高达2.75 K的电卡响应;四、多层陶瓷结构由于去所具有的高耐击穿电场强度、优异的传导热和高温稳定等热学特性、良好设计灵活性等特点,使其在微电子器件均热散热场景下具有独一无二的优秀前景,然而其在商用电卡制冷器件中的设计应用及推广仍待进一步的发展。在此部分工作中,将集中解决开发多层陶瓷结构的基础工作,包括流延法制备陶瓷厚膜工艺的优化以及贱金属内电极多层陶瓷器件所需要面对的气氛烧结问题,并通过进一步的多层工艺初步得到10层Ba0.7Sr0.3TiO3陶瓷结构初期样品,并在电卡效应测试中耐电场强度最高为30MV/m（1500V）时,获得电卡响应为△T=2.49K。
关赵[5]（2020）在《基于扫描探针显微镜的传统及新型铁电体的研究》文中研究指明铁电材料是具有自发极化且能在外电场的作用下实现极化方向反转的重要的功能材料,由于具有高密度、低功耗、超快响应速度等优势,在非易失性存储器,传感器和光学电子器件等领域具有重要的应用前景。随着微电子的高速发展,对器件微型化和高集成化的要求越来越高,人们对纳米尺度的铁电特性进行了越来越深入的研究。扫描探针显微技术是表征纳米尺度铁电特性的重要手段之一。随着表征技术的日益成熟,除基础的铁电特性表征以外,微区电学输运特性、表面电荷和电势等物理特性的测试极大的丰富了扫描探针显微技术的可研究范围。本文主要利用扫描探针显微技术围绕传统及新型铁电体铁电特性对多种材料体系中的铁电-类铁电行为,锰酸铋薄膜中的二阶忆阻特性以及基于铁电/二维异质结器件的低维导电畴壁展开了全面深入的研究,主要内容包括以下三个部分:1.利用扫描探针显微镜区分铁电-类铁电行为的新方法:（1）利用电场反转后相位图的相位差以及振幅图的铁电畴壁信息可以实现对铁电-类铁电行为的基本区分（2）通过观察相位的保持特性可以进一步区分铁电-类铁电行为（3）改变交流电压的大小观测相位回线的是否消失可以区分极化反转速度较快的铁电材料与非铁电材料的铁电-类铁电行为（4）使用低于矫顽场的超低频直流电压进行相位回线行为观测可以有效区分无机铁电,有机铁电以及非铁电材料的铁电-类铁电行为。2.锰酸铋铁电二阶忆阻器的突触可塑性:利用导电力显微镜在合适的电压作用下观察到了锰酸铋铁电二阶忆阻器中导电细丝的动力学变化情况,并基于这一现象提出其内在机制:导电细丝的强度是决定器件发生阻变的第一变量,氧空位的迁移-扩散竞争是控制器件阻变的第二变量。并通过改变外部电激励脉冲的大小、宽度、间隔等条件证明了锰酸铋二阶忆阻器的突触可塑性,实现了从二阶向一阶忆阻器的转变。3.利用二维材料实现低维导电畴壁的调控:利用2H-MoS2纳米片在原本观测不到导电畴壁的30 nm铁酸铋薄膜中观测到了十分稳定的导电畴壁,并在相同的结构体系下在更薄的18 nm的铁酸铋薄膜中观测到了稳定的导电畴壁,实现了对低维导电畴壁的调控。利用2H-MoS2与铁酸铋的界面特性,获得了新的极化反转特性:铁酸铋薄膜极化方向向上时,2H-MoS2的导电性增强,电脉冲会迅速将整个二硫化钼覆盖的区域反转,而当铁酸铋薄膜极化方向向下时,2H-MoS2导电性减弱,电脉冲只能反转该点附近的局部区域。
崔安阳[6]（2020）在《铁电晶格一级相变与极化特性的光谱-显微学研究》文中进行了进一步梳理物质结构和声子-电子耦合机制的研究以及相图的构建在凝聚态物理和材料科学研究领域具有基础的物理意义,结构特征直接决定了材料所具备的不同功能性和潜在应用。近年来,随着信息技术、微电子材料和半导体技术的飞速发展,“摩尔定律”极限引发了半导体和信息材料研究领域遭遇一系列瓶颈问题,这要求现在的半导体及相关新材料的研究务须实现纳米尺寸低维化、光电/压电转换效率高、机械性能优异、环境适应性强、化学性质稳定和时间稳定等多重要求的目标。然而,在探索具有优异物理特性的新材料系统的同时,诸多微电子领域的传统材料的物理结构等基本问题还未被彻底澄清,这一方面取决于对传统功能材料体系的可控制备和器件设计的完善研究,另一方面要求突破传统分析技术对该体系材料的微观和宏观结构以及物理特性的系统认识。本论文着眼于此,以具有新型环境友好型强机电耦合响应的K0.5Na0.5NbO3体系为主要研究对象,基于实现原位光谱学和扫描探针显微成像（SPM）的耦合技术在揭示丰富的晶格结构细节和铁电极化特性等方面开展系统工作,提出了光谱学数据分析的新方法,设计了一套用于机电耦合性能成像和结构分析的新技术。（一）发展了基于拉曼（Raman）光谱和压电力显微镜的原位耦合探测技术,总结铁电自发极化、晶体内部能量演变、晶格对称性和一级相变之间的物理规律:对于结构性质较为复杂的铁电体系相变而言,包括典型的钙钛矿型ABO3或LiNbO3型等结构的铁电材料,铁电自发极化被考虑作为探索铁电晶格动力学在掺杂和多场调控下的序参量。目前,很多技术被用于研究物质晶格结构和相变规律,如X射线衍射（XRD）、介电温谱、红外光谱和拉曼光谱等。基于扫描探针显微镜的压电力显微（PFM）技术被认为是观察铁电材料表面面内和面外极化结构的有力工具,亦可以用于分析极化翻转、畴壁角度和极化方向。然而,自发极化作为铁电相变序参量在铁电相变过程中的具体演变过程仍不清晰,特别是对于新型高性能K0.5Na0.5NbO3基铁电钙钛矿体系。因此,我们在本研究过程中搭建了在0.1-1μm分辨率的原位成像技术实现在变温度区间内观察材料表面自发极化演变、晶体内部能量演化、相变、内部应变和晶格对称性演变之间系统的物理关系。原位拉曼光谱学-PFM显微学技术在K0.5Na0.5NbO3基组分修饰的单晶中观察到了其正交O相中绝大多数的畴壁角度类型及其随着晶格结构一级相变的演变过程,包括180°畴壁、90°-a畴壁、90°-a-c畴壁和60°畴壁。不同自发极化在发生热诱导正交O相至四方T相的相变过程中的的热动力学特性与晶格内部分子内键合强度和内能变化过程直接相关,根据系统能量最低原理完善了其中具体的物理规律,如晶体内部应力和键合强度的增强直接决定了铁电90°畴壁密度的降低。（二）确定了三种分析铁电一级相变和对称性演变的散射判据,并基于拉曼散射机制揭示了铁电一级相变、结构畸变和声子特性之间的本质规律:根据分析非偏振和四种构型的偏振拉曼散射的实验归纳和从光散射机制的物理理论分析两方面入手,仔细地讨论了在K0.5Na0.5NbO3基单晶一级相变过程中的拉曼散射特征与结构特性之间物理关联性,明确了声子频率、偏振散射强度和退偏比可以作为分析分子结构、对称性和一级相变的判据。声子频率的移动与在升温或降温过程中的晶格膨胀（键长变化）、声子占据行为和相变均有关系,本研究澄清了它们与声子频移的关系。从理论上证明了偏振散射强度正比于晶格的分子极化率,揭示了晶格振动对应的散射强度与分子中核外电子在原子空间的动态之间的物理关系。另外,根据计算退偏比随温度变化的规律讨论了不同晶格振动模式的对称性比较和伴随一级相变的演变过程。这些用于分析结构和对称性变化的拉曼散射判据不局限于K0.5Na0.5NbO3基铁电体,这种分析思路可以推广应用于更多仍不成熟的材料的结构研究之中。（三）提出了基于机器学习和大数据技术对凝聚态光谱学数据分析的材料学结构研究方法:材料信息学（Material Informatics）研究在最近几年蓬勃发展,机器学习技术和大数据分析技术在辅助分析来自实验和理论的多维数据中发挥重要作用。本研究涉及的光谱学和显微成像学手段的实验数据都具有维度高和信息量丰富等特点,非常适合于结合统计学算法的方法做进一步研究。为此,我们首次尝试建立一个来自于K0.5Na0.5NbO3基铁电体的拉曼散射光谱数据集,并寻找、训练、优化和应用一个机器学习分类算法实现对于晶格相结构和相图的预测。研究中我们选择了径向基核函数的支持向量机和主成分分析算法来设计晶格结构分类器,并实现了对于一组“新”拉曼光谱对应的晶体结构的准确预测。这一工作在基于机器学习的材料结构分析的研究中建立了一个统一框架,实现了从材料合成、实验表征和计算建模的协同作用,实现了铁电相分类器从材料合成到结构预测的完整工作流程,并且可以推广到更广泛的材料、生物和化学领域。（四）实现了基于扫描探针的PFM技术在导电液体环境中的机电耦合性能的纳米级探测技术:PFM技术在铁电表面极化性质的分析中发挥了重要作用,其可以准确地准确的量化畴结构角度和识别极化方向。铁电体中极化行为是一种典型的机电耦合特性,作为电能与机械能相互转化的性质,其广泛存在于不同的物质系统之中,如生物细胞、能量存储和所有的压电材料。然而目前在活体中探测细胞或组织的电响应、在实时的电解液环境中观测电化学反应等技术非常落后,该课题旨在实现利用PFM技术实现在导电的电解液中对物质的机电耦合性质进行表面显微分析和成像,并最终通过探针选择、实验设计和理论模拟等系统研究实现了在0.5 M浓度以下的液体中对铁电极化的显微成像。同时,利用有限元分析模拟了探针在成像中遭遇的电场屏蔽效应,澄清了在高浓度和高导电液体中PFM成像困难的物理问题。这一技术的实现未来会对诸如水下电子器件性能的实时研究、生物压电活体分析和电化学实时探测等领域起到重要的推进作用。
柏嘉玮[7]（2020）在《钙钛矿氧化物薄膜的分子束外延生长工艺及其磁学与电学特性研究》文中研究指明随着固态电子器件的发展朝着小型化、高速度、低功耗和多功能的方向不断推进,对器件制备过程中材料单元结构和界面形态的精确控制也提出了越来越高的要求。在深入理解器件中低维结构和复杂界面的形成机制及其与物理特性构效关系的基础上,发展精确可控的薄膜制备工艺和界面控制方法,对集成电路运行速度的提升,电子器件使用寿命的延长和存储器容量的提高等关键技术问题的突破和解决,具有重要的学术意义和应用价值。在众多功能性材料中,钙钛矿氧化物体系具有超导、多铁性、二维电子气（2DEG）等与结构和界面相关的丰富而奇特的物理现象,一直以来都是研究者们关注的焦点。随着薄膜制备技术及其辅助手段的不断成熟与发展,研究者们开发出了多薄膜结构制备和表/界面形态控制的实验方法和工艺技术,但是,在高质量钙钛矿氧化物薄膜的外延机制,半导体/氧化物界面调控及其与相关物理特性关系的研究中,仍存在许多函待解决的科学和技术问题。分子束外延技术（MBE）在薄膜材料生长方面有着独特的技术优势,在多种原位实时分析监测手段（如:反射高能电子衍射,扫描隧道显微镜等等）的帮助下,可以实现原子层级别的材料外延生长。在某些化合物薄膜的制备中,采用各组分逐层交替生长的策略,可以更加灵活、精确地实现组分、掺杂、结构、表面和界面的控制。本论文采用MBE逐层交替生长的方法,在SrTiO3（001）衬底上分别制备了SrTiO3（001）和SrMnO3（001）同质和异质外延薄膜,结合原位RHEED监控和后期表面/结构的分析,开发了相关的外延制备工艺,研究了SrTiO3（STO）和SrMnO3（SMO）薄膜逐层交替生长的微观机制。同时,对薄膜的晶格结构、表面/界面、应力状态、磁学与介电特性开展了研究,主要研究内容与结果如下:一、基于原位RHEED辅助的MBE逐层交替生长方法,通过对分子束束流通量以及交替沉积时间的细致调整与优化,成功实现了表面原子级平整的STO单晶薄膜的同质外延制备,发现了薄膜生长过程中RHEED衍射强度振荡特性与Sr、Ti分子束束流大小、交替沉积时间以及薄膜化学计量波动的依赖关系。获得了单层原子剂量对薄膜最终化学计量组分的影响规律。二、在同质外延的基础上,实现了SMO/STO异质外延的制备。分析讨论了不同的氧源类型、衬底温度、Sr/Mn束流比、沉积时间和单层原子剂量等生长条件对SMO/STO外延层制备的影响。SMO异质薄膜与衬底的外延关系为:（001）SMO||（001）STO与[100]SMO||[100]STO或是其等价方向。SMO外延层中存在着应力诱导缺陷态（如:氧空位、变价Mn离子等）所引起的晶格膨胀。三、在磁学特性的研究表明,所制备的SMO外延薄膜呈现出铁磁性,分析其主要来源于Mn3+-Mn4+双交换耦合,外延层所受到的应力应变和样品中的氧空位。对比氧气气氛中退火样品的实验结果,发现氧气氛退火可以显着降低样品中氧空位的含量,使得薄膜材料中更多的+3价Mn离子转变为+4价Mn离子,宏观铁磁性随之减弱。四、在介电特性的研究中,我们发现了SMO薄膜在不同的温度和频率范围内展现出四种介电弛豫行为。其中,两种与氧空位相关的介电弛豫分别归因于氧空位的短程跳跃运动和由局域Jahn-Teller（JT）极化子跳跃诱导的电偶极型弛豫。由于电子-声子耦合和Mn3+离子JT畸变的形成,导致Mn4+离子向Mn3+转变。另外两种与氧空位无关的介电弛豫现象,其形成机制为低温下自旋玻璃相关的极化涨落减缓和高温下SMO与衬底界面的Maxwell-Wagner（MW）界面极化作用。
刘辉[8]（2020）在《光催化摩擦纳米发电机表面自清洁及铁电极化下的VOCs降解研究》文中研究表明半导体光催化是一种新型高级氧化技术（AOP）,它是以丰富且绿色的太阳光为驱动,通过光子吸收来激发禁带宽度合适的半导体,从而产生高能态自由电子和空穴,并与所衍生的活性自由基共同来诱发化学反应的发生。光催化技术可应用于有机污染物矿化、重金属离子还原、新能源氢气或者液体燃料制备,因而光催化是一种具有潜力的解决日益严重的全球能源危机和环境问题,实现社会可持续发展的方案。目前光催化主要作为一种独立的技术被使用,与其他新型技术联用较少。我们将光催化技术集成到摩擦纳米发电机（TENG）的摩擦层表面,不仅使得光催化技术在清洁应用方面得到拓展,同时还赋予了TENG器件输出性能自恢复功能。另外,我们充分发掘了一类光催化材料的性质,提出耦合半导体的光激发性质和铁电性,将铁电半导体经过驻极化处理后降解挥发性有机化合物（VOCs）。本论文中,我们将主要从以下三个方面开展工作:1、将光催化技术的矿化功能集成到TENG的摩擦界面上,利用太阳光辐照经过光催化的过程来高效降解有机污染物的特点,开发了具有自清洁功能的TENG。通过将质量分数优化过的Ti O2纳米颗粒（NPs）光催化剂负载到PDMS聚合物海绵上,使得模拟污染物在紫外线照射下被降解,摩擦层表面得以自清洁。经过多次循环和不同模拟底物的测试,摩擦层表面的污染物去除效率仍保持在80%以上,而且表现出良好的普遍应用性。所提出的基于半导体光催化技术对聚合物表面自清洁作用的策略,不仅可以实现聚合物的表面“防御”,并且对于电子皮肤和可穿戴设备的功能开发和长久使用具有促进作用。2、研究自清洁功能对TENG器件的电气性能的影响。通过研究普通TENG受污染前后输出能力的变化,提出光催化自清洁功能恢复TENG器件能量输出策略。基于Ti O2 NPs负载量优化过的的介电层,当摩擦层上的有机污染物被光催化矿化后,TENG器件的能量输出从被污染后的显着下降恢复至最初水平的92%性能。另外在污染物降解后,TENG器件的输出性能具有良好的重复性。本部分工作在之前光催化聚合物表面自清洁的工作基础上,又实现了光催化略微提高TENG的能量输出,而且还有助于被污染器件的性能恢复。由于光催化材料和介电材料的选择多样性,我们认为该策略很容易扩展到其他领域,尤其是在自驱动纳米系统、电子皮肤和可穿戴设备领域。3、提出铁电性调控半导体表面能级、表面吸附和体相内载流子的运输,并将其应用于VOCs的矿化中。相对于原始的铁电半导体,经过极化处理的铁电相Pb Ti O3,其能级会发生更严重的倾斜,体相内的载流子分离率更高/迁移率更快,另外还表现出增强的极性甲苯气体分子吸附。通过设计半导体的能带和界面反应过程,有望实现高效的光催化VOCs的净化。
王艺霖[9]（2020）在《铅（钡）基钙钛矿铁电及多铁性薄膜的制备与结构》文中研究说明铁电薄膜由于具有优良的介电性、压电性、铁电性,在存储器、传感器、微机械系统等电子器件中有广阔的应用前景。钛酸铅和钛酸钡都是典型的钙钛矿型铁电材料,而且通过磁性元素的替代,或者同其他磁性材料进行复合,可以得到性能良好的多铁性薄膜,从而更加拓宽了其发展方向。本文以钛酸铅和钛酸钡为基体,通过元素替代、应力调控等手段,得到了性能优异的铁电和多铁性薄膜,研究了化学替代和应力调控对钛酸铅基和钛酸钡基铁电及多铁性薄膜的晶体结构、电子结构、铁电性、铁磁性以及磁电耦合等之间的关联。通过化学替代的方法制备了钛酸铅基的多铁性薄膜。采用溶胶凝胶法制备了 10%固溶度的（1-x）PbTiO3-xSmFeO3体系,得到了铁电性优异、并具有明显磁性的多铁性薄膜。通过同步辐射XAS和XPS可以观察到Fe大部分以Fe3+形式存在,而且氧空位含量低,使得薄膜的漏电流小,表现出优异的铁电性。并且通过氧化物底电极LaNiO3来改善了薄膜的疲劳失效。通过结合变温的压电力显微镜和变温的电滞回线、变温XRD等,研究了0.9PbTiO3-0.1NdFeO3薄膜中的缺陷偶极子在不同温度下的变化。通过变温电滞回线证明了在150℃时,缺陷偶极子的热运动速率可以和自发极化的翻转速率相匹配,导致薄膜漏电流升高。变温XRD和Raman证明了在该温度区间缺陷偶极子对薄膜取向与晶格振动并没有产生影响,说明缺陷偶极子的重取向并不具有长程有序性。通过PFM观察到了0.9PbTiO3-0.1NdFe03薄膜中的缺陷偶极子在150℃会产生从面内到面外的重取向,进而使自发极化发生取向变化。该结果为实现无外电场下的自发极化翻转提供了新思路。通过相界面应力的引入,制备了大极化值的BaTiO3复合外延薄膜,剩余极化值（100 μC/cm2）大为增加,居里温度也从块体的130℃提升到了大于1000℃。并通过扫描透射电镜观察到了匹配的BaTiO3和BaO单胞,证明了“相界面”的存在。并且观察到了在界面处BaTiO3中Ti离子位移增大的现象,为自发极化的增强提供了有力解释。并通过X射线吸收谱佐证了 Ti离子位移增强、Ti-O杂化的保持对自发极化的贡献。借助相界面应力,制备了 BaTiO3:CoFe2O4复合多铁性薄膜。通过X射线衍射和RSM观察到了相界面应力作用下完全匹配的面外单胞参数,而面内方向的相界面应力较小,应力弛豫比较明显。匹配的面外单胞参数改善了以前单胞参数不完全匹配导致的较弱的磁电耦合性能,通过MFM观察到了明显的逆磁电耦合效应。同时,相界面应力的引入导致了 CoFe2O4中Co和Fe占位的改变,从而改变了磁结构,将相界面应力的应用扩展到磁性、多铁性材料中。
曾颖[10]（2019）在《基于钛酸锶钡/锆钛酸铅铁电光子晶体的太赫兹波光调制特性的研究》文中指出随着太赫兹波通信技术快速发展,人们对太赫兹波调制器件性能上的要求不断提高。由于铁电材料具有优良的介电、压电、光电以及热电等性能,因此广泛应用于微波通信等领域,而太赫兹波正好处于微波向红外光过度的波段,因此人们开始探索将铁电材料应用于太赫兹波领域。本论文主要对Pb0.52Zr0.48TiO3（PZT）的超薄膜、Ba0.7Sr0.3TiO3/SrTiO3（STO）双层膜以及Ba0.5Sr0.5TiO3/Pb0.52Zr0.48TiO3（BST/PZT）铁电光子晶体在太赫兹频段的调制特性进行了研究,并结合退火温度、微观结构以及材料性能,通过分析微观动力学机理来提高铁电薄膜的太赫兹波调制性能。主要研究结果如下:（1）研究了532 nm激光泵浦铁电薄膜的介电系数和损耗等在太赫兹波段的调制特性。利用铁电材料的两种介电响应模型拟合铁电薄膜在太赫兹频域内的介电频谱,并用实验测得的拉曼（Raman）光谱验证拟合的准确性,探究了光泵浦铁电薄膜调制太赫兹波的物理机制,在532 nm光泵浦下,铁电薄膜内部产生光生载流子并重新分布形成内建电场,促使软模的硬化以及振子强度和阻尼系数的增大。分析了退火温度升高导致的氧空位的增加以及光子晶体结构形成的子带隙对铁电材料禁带宽度和光吸收的影响。同时研究得到在光调制过程中产生的传导电流将导致损耗随泵浦光功率的增加而增大。（2）研究了PZT超薄单层膜和Ba0.7Sr0.3TiO3/SrTiO3双层膜在太赫兹频段的光调制性能,分析尺寸效应以及极化对铁电薄膜调制性能的影响。获得了具有良好太赫兹波调制性能的PZT超薄膜,在500 m W的泵浦光功率下透过率的调制度可达3.1%。对比了Ba0.7Sr0.3TiO3/SrTiO3双层膜和Ba0.7Sr0.3TiO3单层膜,通过引入SrTiO3层增大铁电薄膜的极化,从而提高了太赫兹波光调制性能,在400 m W的泵浦光功率下,透过率调制度从4.0%增加到5.0%。（3）研究了不同退火温度对BST/PZT光子晶体在结构和性能上的影响。分析XPS的结果得到随退火温度升高而增加的Ti3+/Ti（4+）比（7.79%、8.97%、10.93%、12.91%）,证明调制性能随退火温度的升高是由于氧空位浓度的上升。通过紫外-可见光吸收谱观察到了因光子晶体结构产生的子带隙现象以及氧空位浓度的上升导致的吸收峰随退火温度产生的偏移,解释了680℃退火温度的样品具有最高调制性能的原因。最后通过电滞回线的测试,观察到随退火温度升高而增大的极化和漏电流,解释了损耗随退火温度升高而增大的原因。（4）在此基础上,扩展BST/PZT光子晶体在太赫兹波调制上的应用,研究了BST/PZT铁电光子晶体在太赫兹频段的532 nm光电混合调制的性能,研究结果表明泵浦光场和偏置电场不同的调制顺序将产生不同的光生载流子分布以及不同的极化场,使它们的相互作用发生改变,从而得到抑制调制和促进调制两种不同的结果,并通过1064 nm的光电混合调制验证了该结论。研究结果表明对于680℃退火温度的光子晶体,在抑制调制中,透过率调制度由24.7%减小到5.5%;促进调制中,透过率调制度由9.8%增加到25.1%。
二、半导体和铁电体集成体系晶格振动（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、半导体和铁电体集成体系晶格振动（论文提纲范文）
（1）二维材料电子相关性质及层间弱相互作用的理论研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 缩写及单位说明 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 二维材料 |
| 1.3 二维多层材料 |
| 1.3.1 二维范德华异质结 |
| 1.3.2 二维范德华同质多层 |
| 1.4 本文的研究内容 |
| 参考文献 |
| 第二章 理论方法 |
| 2.1 多粒子体系的薛定谔方程和本征值 |
| 2.1.1 绝热(Born-oppenheimer)近似 |
| 2.1.2 Hartree-Fock近似 |
| 2.2 密度泛函理论(Density functional theory) |
| 2.3 交换关联能泛函 |
| 2.3.1 局域密度近似(LDA) |
| 2.3.2 广义梯度近似(GGA) |
| 2.3.3 轨道定域泛函(LDA/GGA+U) |
| 2.3.4 杂化泛函(HSE) |
| 2.4 非平衡格林函数方法 |
| 2.5 非绝热分子动力学 |
| 参考文献 |
| 第三章 新型二维材料的电子和拓扑性质 |
| 3.1 二维Sb_2Te_2X(X=S、Se)的电子及光学性质研究 |
| 3.1.1 实验和理论研究背景 |
| 3.1.2 计算方法和模型 |
| 3.1.3 结果和讨论 |
| 3.1.3.1 Sb_2Te_2X的结构和稳定性 |
| 3.1.3.2 Sb_2Te_2X的电子性质 |
| 3.1.3.3 Sb_2Te_2X的光学和输运性质 |
| 3.1.4 小结 |
| 参考文献 |
| 3.2 二维Bi_2ON量子反常霍尔效应的研究 |
| 3.2.1 实验和理论研究背景 |
| 3.2.2 计算方法和模型 |
| 3.2.3 结果和讨论 |
| 3.2.4 小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 层间相互作用对光电转换性质的影响 |
| 4.1 InSe/g-C_3N_4异质结分解水催化剂的设计与研究 |
| 4.1.1 实验和理论研究背景 |
| 4.1.2 计算方法和模型 |
| 4.1.3 结果和讨论 |
| 4.1.3.1 单层InSe和g-C_3N_4的晶体和电子结构 |
| 4.1.3.2 InSe/g-C_3N_4异质结双层的界面性质 |
| 4.1.3.3 g-C_3N_4/InSe三层异质结的性质 |
| 4.1.3.4 异质结的光学和光激发载流子输运 |
| 4.1.4 小结 |
| 参考文献 |
| 4.2 层状TiNX (X=F、Cl、Br)单层和异质双层的研究 |
| 4.2.1 实验和理论研究背景 |
| 4.2.2 计算方法和模型 |
| 4.2.3 结果和讨论 |
| 4.2.3.1 TiNX (X=F、Cl、Br、I)的晶体结构与稳定性 |
| 4.2.3.2 电子和光学性质 |
| 4.2.3.3 异质双层作为激子太阳能电池的能量转换效率 |
| 4.2.4 小结 |
| 参考文献 |
| 4.3 Janus-MoSSe/WSe_2异质界面的光激发动力学 |
| 4.3.1 实验和理论研究背景 |
| 4.3.2 计算方法和模型 |
| 4.3.3 结果和讨论 |
| 4.3.4 小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 层间相互作用与铁电相关性质关系的构筑 |
| 5.1 单元素蓝磷,砷烯,锑烯双层中的面外铁电和多铁 |
| 5.1.1 实验和理论研究背景 |
| 5.1.2 计算方法和模型 |
| 5.1.3 结果和讨论 |
| 5.1.4 小结 |
| 参考文献 |
| 5.2 二维范德华材料中的面内面外关联铁电 |
| 5.2.1 实验和理论研究背景 |
| 5.2.2 结果和讨论 |
| 5.2.3 小结 |
| 参考文献 |
| 5.3 范德华多层中的铁电和拓扑耦合 |
| 5.3.1 实验和理论研究背景 |
| 5.3.2 结果和讨论 |
| 5.3.3 小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 主要结论及创新点 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文目录及参与会议等情况 |
| 附录: 攻读学位期间发表的学术论文原文 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（2）铁基窄带隙氧化物的合成及性质研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 材料中的铁性及多铁性材料 |
| 1.2.1 铁电性 |
| 1.2.2 铁磁性 |
| 1.2.3 多铁性材料 |
| 1.3 铋基铁电氧化物材料概述及研究进展 |
| 1.3.1 铁基钙钛矿氧化物 |
| 1.3.2 铁基双钙钛矿氧化物 |
| 1.3.3 尖晶石铁氧体 |
| 1.4 材料的制备技术简介 |
| 1.4.1 固相反应法 |
| 1.4.2 溶胶-凝胶法(Sol-Gel) |
| 1.4.3 脉冲激光沉积法(Pulse Laser Deposition,PLD) |
| 1.5 铁基铁性氧化物的表征方法简介 |
| 1.5.1 微结构表征方法 |
| 1.5.2 形貌及组分表征方法 |
| 1.5.3 光学性质测试方法 |
| 1.5.4 磁学性质测试方法 |
| 1.5.5 电学性质测试方法 |
| 1.6 本论文的研究意义及主要内容 |
| 参考文献 |
| 第二章 离子掺杂BiFeO_3陶瓷及薄膜的结构和性质研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 离子掺杂BFO陶瓷及薄膜的制备 |
| 2.2.1 二价离子Bi位掺杂BFO陶瓷的制备 |
| 2.2.2 La~(3+)、Mn~(2+)共掺杂BFO薄膜的制备 |
| 2.3 二价离子Bi位掺杂BFO陶瓷的研究 |
| 2.3.1 二价离子Bi位掺杂BFO陶瓷的晶体结构分析 |
| 2.3.2 二价离子Bi位掺杂BFO陶瓷的拉曼光谱及微观形貌分析 |
| 2.3.3 二价离子Bi位掺杂BFO陶瓷的光吸收及其电子跃迁行为讨论 |
| 2.3.4 二价离子Bi位掺杂BFO陶瓷的磁性变化及其机理研究 |
| 2.4 La~(3+)、Mn~(2+)共掺杂BFO薄膜的研究 |
| 2.4.1 La~(3+)、Mn~(2+)共掺杂BFO薄膜的晶体结构表征 |
| 2.4.2 La~(3+)、Mn~(2+)共掺杂BFO薄膜的拉曼光谱分析 |
| 2.4.3 La~(3+)、Mn~(2+)共掺杂BFO薄膜的微观形貌研究 |
| 2.4.4 La~(3+)、Mn~(2+)共掺杂BFO薄膜的光学特性分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 BiFeO_3基固溶体陶瓷与复合陶瓷的结构和性质研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 BiFeO_3基固溶体与复合陶瓷的制备 |
| 3.3 (1-x)BBFCT-x BFCNO固溶体陶瓷的相变和物理特性 |
| 3.3.1 (1-x)BBFCT-xBFCNO固溶体陶瓷的微结构分析 |
| 3.3.2 (1-x)BBFCT-xBFCNO固溶体陶瓷的光学性质研究 |
| 3.3.3 (1-x)BBFCT-xBFCNO固溶体陶瓷的磁电性质及其机理讨论 |
| 3.4 (1-x)BFO-x ZFO复合陶瓷的结构和性质研究 |
| 3.4.1 (1-x)BFO-xZFO复合陶瓷的晶体结构与微观形貌 |
| 3.4.2 (1-x)BFO-xZFO复合陶瓷的光学带隙调控 |
| 3.4.3 (1-x)BFO-xZFO复合陶瓷的磁学性质研究 |
| 3.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 (K,Na)_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3基复合陶瓷的合成及性质研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 (K,Na)_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3基复合陶瓷的制备 |
| 4.3 (1-x)KBT-x CFO复合陶瓷的微结构及性质研究 |
| 4.3.1 (1-x)KBT-xCFO复合陶瓷的晶体结构分析 |
| 4.3.2 (1-x)KBT-xCFO复合陶瓷的拉曼光谱及微观形貌分析 |
| 4.3.3 (1-x)KBT-xCFO复合陶瓷的光学性质及电子跃迁行为分析 |
| 4.3.4 (1-x)KBT-xCFO复合陶瓷的磁电性质及其机理研究 |
| 4.4 KNBT基复合陶瓷的结构及性质研究 |
| 4.4.1 KNBT基复合陶瓷的微结构分析 |
| 4.4.2 KNBT基复合陶瓷的光学带隙研究 |
| 4.4.3 KNBT基复合陶瓷的电学性质及机理分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 KNbO_3基固溶体陶瓷的合成及光电磁特性研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 KNO基固溶体陶瓷的制备 |
| 5.3 BFNNO单晶薄膜的PLD制备 |
| 5.4 BFNNO单晶薄膜结构与性质研究 |
| 5.4.1 BFNNO单晶薄膜的微观结构与表面形貌表征 |
| 5.4.2 BFNNO薄膜的光致发光光谱分析 |
| 5.5 KBFNNO固溶体陶瓷的结构与性质研究 |
| 5.5.1 KBFNNO固溶体陶瓷的微观结构及形貌分析 |
| 5.5.2 KBFNNO固溶体陶瓷的光电磁性质研究 |
| 5.6 KBCNNO与KBFNNO固溶体陶瓷的对比研究 |
| 5.6.1 KBCNNO与KBFNNO固溶体陶瓷的微结构对比 |
| 5.6.2 KBCNNO与KBFNNO固溶体陶瓷的光电磁性质对比 |
| 5.7 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 附录Ⅰ攻读博士学位期间科研成果清单及奖励 |
| 附录Ⅱ致谢 |
（3）纳米氧化物的反常铁电性与局域结构（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 引言 |
| 2 文献综述 |
| 2.1 纳米材料与局域结构 |
| 2.1.1 纳米材料概述 |
| 2.1.2 材料的局域结构 |
| 2.1.3 纳米材料的局域结构 |
| 2.2 材料的铁电性 |
| 2.2.1 铁电性概述 |
| 2.2.2 铁电材料的基本特性 |
| 2.2.3 纳米铁电材料的研究现状 |
| 2.2.4 局域结构调控纳米铁电材料的性能 |
| 2.3 局域结构的主要研究手段 |
| 2.3.1 基于全散射的原子对分布函数 |
| 2.3.2 X射线吸收谱 |
| 2.3.3 扫描透射电子显微镜 |
| 2.4 本课题研究内容 |
| 3 样品的合成与表征 |
| 3.1 样品制备 |
| 3.2 实验表征手段 |
| 4 纳米钛酸铅反常增强的铁电性 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 样品的合成与表征 |
| 4.2.1 样品的合成与处理 |
| 4.2.2 样品的表征与计算 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 纳米钛酸铅增强的四方性 |
| 4.3.2 纳米钛酸铅增强的自发极化 |
| 4.3.3 PbO终端在纳米钛酸铅表面的分布 |
| 4.3.4 表面状态与极化的耦合机理 |
| 4.4 小结 |
| 5 纳米钛酸铅极化分布的三维分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 样品的合成与表征 |
| 5.2.1 样品的合成与处理 |
| 5.2.2 样品的表征 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 纳米钛酸铅的局域结构畸变 |
| 5.3.2 基于RMC的三维极化分布分析 |
| 5.3.3 基于透射电镜手段的二维极化分布分析 |
| 5.3.4 铁电有序的相关性分析 |
| 5.3.5 局域/平均结构的关联与耦合分析 |
| 5.4 小结 |
| 6 纳米二氧化锆的铁电性 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 样品的合成与表征方法 |
| 6.2.1 样品的合成与处理 |
| 6.2.2 样品的表征 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.3.1 纳米二氧化锆的形貌和平均结构 |
| 6.3.2 纳米二氧化锆的铁电性 |
| 6.3.3 纳米二氧化锆的局域结构畸变 |
| 6.4 小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 附录A RMC数据分析脚本 |
| 作者简历及在学研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（4）钛酸钡基无铅多层陶瓷的制备、结构和大电卡效应的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 研究背景及意义 |
| 1.1 家用制冷 |
| 1.2 小尺寸芯片制冷 |
| 1.3 新型制冷技术 |
| 1.3.1 半导体制冷 |
| 1.3.2 电卡效应制冷 |
| 第二章 课题简介 |
| 2.1 电卡效应(Electrocaloric effect,ECE) |
| 2.2 电卡效应麦克斯韦关系及朗道理论(Maxwell relationship and Landau-Devonshire phenomenological theory) |
| 2.3 铁电体材料 |
| 2.4 驰豫型铁电体材料 |
| 2.5 反铁电体材料 |
| 2.6 电卡材料研究进展 |
| 2.7 BTO陶瓷材料 |
| 2.8 多层陶瓷结构电卡材料 |
| 第三章 实验过程 |
| 3.1 陶瓷烧结 |
| 3.2 流延法 |
| 3.3 多层工艺 |
| 第四章 锆离子掺杂钛酸钡基陶瓷电卡效应的研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验方法 |
| 4.3 结构与性能分析 |
| 4.3.1 BaZr_xTi_(1-x)O_3块体陶瓷晶体结构与微观形貌 |
| 4.3.2 BaZr_xTi_(1-x)O_3块体陶瓷介电性能 |
| 4.3.3 BaZr_xTi_(1-x)O_3块体陶瓷极化响应表征 |
| 4.3.4 BaZr_xTi_(1-x)O_3块体陶瓷的电卡效应 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 锶离子掺杂锆钛酸钡陶瓷的电卡效应研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验方法 |
| 5.3 结构与性能分析 |
| 5.3.1 (Ba_xSr_(1-x))(ZryTi_(1-y))O_3块体陶瓷晶体结构与微观形貌 |
| 5.3.2 (Ba_xSr_(1-x))(ZryTi_(1-y))O_3快体陶瓷介电性能 |
| 5.3.3 (Ba_xSr_(1-x))(ZryTi_(1-y))O_3块体陶瓷极化响应表征 |
| 5.3.4 (Ba_xSr_(1-x))(ZryTi_(1-y))O_3块体陶瓷的电卡效应 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 锰离子掺杂钛酸钡陶瓷的电卡效应研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验方法 |
| 6.3 结构与性能分析 |
| 6.3.1 Ba(Zr_xMn_yTi_(1-x-y))O_3以及(Ba_aSr_(1-a))(Mn_bTi_(1-b))O_3块体陶瓷晶体结构与微观形貌 |
| 6.3.2 Ba(Zr_xMn_yTi_(1-x-y))O_3以及(Ba_aSr_(1-a))(Mn_bTi_(1-b))O_3块体陶瓷介电性能 |
| 6.3.3 Ba(Zr_xMn_yTi_(1-x-y))O_3以及(Ba_aSr_(1-a))(Mn_bTi_(1-b))O_3块体陶瓷极化响应表征 |
| 6.3.4 Ba(Zr_xMn_yTi_(1-x-y))O_3以及(Ba_aSr_(1-a))(Mn_bTi_(1-b))O_3块体陶瓷的电卡效应 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 钛酸钡基多层陶瓷结构(Multilayers Ceramic Structure)电卡效应研究 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 BaZr_xTi_(1-x)O_3陶瓷厚膜制备及其电卡效应研究 |
| 7.2.1 实验方法 |
| 7.2.3 结构和性能分析 |
| 7.3 铁电体陶瓷(Ba_(0.7)Sr_(0.3)TiO_3)还原性气氛烧结对电卡效应的影响 |
| 7.3.1 实验方法 |
| 7.3.2 结构和性能分析 |
| 7.3.3 Ba_(0.7)Sr_(0.3)TiO_3多层陶瓷结构电卡效应研究 |
| 7.4 本章小结 |
| 总结和展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间的成果 |
| 致谢 |
（5）基于扫描探针显微镜的传统及新型铁电体的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1.绪论 |
| 1.1.铁电体的发展历史与现状 |
| 1.2.铁电体的基本特性 |
| 1.2.1.铁电体的定义 |
| 1.2.2.铁电相变 |
| 1.2.3.铁电畴与畴壁 |
| 1.2.4.极化反转与反转机制 |
| 1.3.压电效应 |
| 1.4.挠曲电效应 |
| 1.5.本文内容安排与说明 |
| 2.实验方法 |
| 2.1.扫描探针显微镜的发展历史 |
| 2.2.原子力显微镜 |
| 2.3.压电力显微镜 |
| 2.3.1 基本测试原理 |
| 2.3.2 单频与双频压电力显微镜测试原理 |
| 2.3.3.局部电反转测试原理 |
| 2.4.导电原子力显微镜 |
| 2.5.静电力显微镜 |
| 2.6.开尔文探针显微镜 |
| 2.7.验证铁电性的其他实验手段 |
| 2.7.1.二次谐波成像 |
| 2.7.2.拉曼光谱 |
| 2.7.3.透射电镜 |
| 2.8.本文使用的常规实验条件说明 |
| 3.区分铁电与类铁电行为的新方法 |
| 3.1.研究背景 |
| 3.2.钛酸钡,偏二氟乙烯以及氧化铝的SPM行为区别 |
| 3.2.1.钛酸钡,聚偏氟乙烯以及氧化铝的制备 |
| 3.2.2.钛酸钡,聚偏氟乙烯以及氧化铝薄膜的铁电-类铁电行为 |
| 3.2.3.不同交流电压大小对钛酸钡,聚偏氟乙烯与氧化铝相位回线的影响 |
| 3.2.4.不同直流电压频率对钛酸钡,聚偏氟乙烯与氧化铝相位回线的影响 |
| 3.2.5.钛酸钡,聚偏氟乙烯与氧化铝相位与振幅信号的区别 |
| 3.2.6.钛酸钡,聚偏氟乙烯与氧化铝衰退特性的区别 |
| 3.2.7.其他区分手段 |
| 3.3.小结 |
| 4.锰酸铋铁电二阶忆阻器的突触可塑性 |
| 4.1.研究背景 |
| 4.2.锰酸铋二阶忆阻器的阻变动力学研究 |
| 4.2.1.锰酸铋薄膜的制备 |
| 4.2.2.锰酸铋铁电薄膜的室温弱铁电性 |
| 4.2.3.锰酸铋铁电二阶忆阻器的突触可塑性 |
| 4.2.4.导电力显微镜下的锰酸铋忆阻器阻变行为 |
| 4.2.5.锰酸铋铁电二阶忆阻器的阻变机制 |
| 4.3.小结 |
| 5.低维导电畴壁调控 |
| 5.1.研究背景 |
| 5.2.铁酸铋的晶体结构与铁电畴(壁) |
| 5.3.铁酸铋薄膜的制备与铁电性确认 |
| 5.4.铁酸铋薄膜的畴壁导电性 |
| 5.5.二硫化钼对铁酸铋薄膜极化反转的影响 |
| 5.6.二硫化钼对低维铁酸铋导电畴壁的调控 |
| 5.7.小结 |
| 6.结论与展望 |
| 6.1.结论 |
| 6.2.展望 |
| 参考文献 |
| 附录 Ⅰ:作者简历及攻读博士期间发表的学术论文与科研成果 |
| 附录 Ⅱ:致谢 |
（6）铁电晶格一级相变与极化特性的光谱-显微学研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 铁电晶体概论 |
| 1.2 铁电相变的热力学理论 |
| 1.3 铁电相变的拉曼光谱表征技术 |
| 1.4 扫描探针与压电力显微成像技术 |
| 1.5 本论文主要内容及研究意义 |
| 1.5.1 一级不连续相变的拉曼散射特征研究 |
| 1.5.2 基于机器学习拉曼散射方法的物质相变研究 |
| 1.5.3 PFM技术在机电耦合成像上的发展 |
| 参考文献 |
| 第二章 铁电一级不连续相变的拉曼散射特征研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 铁电晶体制备和拉曼光谱表征方法 |
| 2.2.1 铌酸钾钠基单晶制备方法 |
| 2.2.2 拉曼光谱数据采集与分析方法 |
| 2.3 一级相变的拉曼散射判据理论基础 |
| 2.3.1 声子频率 |
| 2.3.2 偏振拉曼散射强度 |
| 2.3.3 退偏比 |
| 2.3.4 铁电一级相变过程自发极化与拉曼散射强度的关系 |
| 2.4 拉曼散射研究一级相变的实验验证 |
| 2.4.1 声子频率的温度依赖性 |
| 2.4.2 偏振拉曼散射与一级相变的不连续性验证 |
| 2.4.3 基于拉曼光谱分析铁电畴结构 |
| 2.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 原位研究K_(0.5)Na_(0.5)NbO_3 基单晶一级相变的结构特性 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 铌酸钾钠单晶制备和原位表征技术细节 |
| 3.3 一级相变中晶格结构与畴演化过程研究 |
| 3.3.1 实验基础 |
| 3.3.2 基于拉曼光谱的单晶结构和相变研究 |
| 3.3.3 铁电一级相变的自发极化与畴结构研究 |
| 3.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 基于拉曼散射和机器学习方法研究铁电结构相变 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 单晶生长、拉曼光谱集和分类模型建立基础 |
| 4.3 基于拉曼光谱集的机器学习模型的建立 |
| 4.4 基于拉曼光谱集的机器学习模型的性能分析与优化 |
| 4.5 基于拉曼光谱的相分类器模型的结构预测 |
| 4.6 主成分分析在本研究中的作用 |
| 4.7 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 基于液下压电力显微技术的铁电极化特性成像 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 导电液体环境中PFM成像的实验设计 |
| 5.2.1 探针的选择与电学性能 |
| 5.2.2 模型铁电样品的选择 |
| 5.3 探究导电液体环境中PFM成像能力 |
| 5.4 机电耦合成像中电场屏蔽效应的理论建模和分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 主要研究成果总结 |
| 6.2 展望 |
| 附录Ⅰ 图表清单 |
| 附录Ⅱ 机器学习模型核心源代码 |
| 附录Ⅲ 攻读博士学位期间的科研成果及奖励 |
| 附录Ⅳ 致谢 |
（7）钙钛矿氧化物薄膜的分子束外延生长工艺及其磁学与电学特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 .钙钛矿氧化物ABO_3 晶格结构 |
| 1.2 .钙钛矿氧化物ABO_3 物理特性与应用 |
| 1.2.1 .钙钛矿氧化物的电极化特性 |
| 1.2.2 .钙钛矿氧化物的相竞争 |
| 1.2.3 .二维电子气(2DEG) |
| 1.3 .钙钛矿氧化物ABO_3 薄膜异质结构 |
| 1.3.1 .钙钛矿氧化物薄膜与半导体的异质结构 |
| 1.3.2 .钙钛矿氧化物薄膜的制备方法 |
| 1.3.3 .钙钛矿氧化物薄膜的亚稳态异质结构 |
| 1.4 .本论文的研究意义与主要内容 |
| 1.4.1 .本论文的研究意义与目的 |
| 1.4.2 .本论文的主要研究内容 |
| 第二章 研究方法与技术 |
| 2.1 .分子束外延与原位表征技术 |
| 2.1.1 .MBE系统的结构与原理 |
| 2.1.2 .反射高能电子衍射 |
| 2.1.3 .基于RHEED的 MBE薄膜表面成核与生长理论 |
| 2.2 .薄膜表面形貌与结构表征手段 |
| 2.2.1 .原子力显微镜 |
| 2.2.2 .X 射线衍射 |
| 2.2.3 .高分辨透射电子显微镜 |
| 2.3 .薄膜材料磁学与介电测试手段 |
| 2.3.1 .综合物性测试系统 |
| 2.3.2 .振动样品磁强计选件 |
| 2.3.3 .基于PPMS的介电测试平台 |
| 第三章 钙钛矿SrTiO_3(001)薄膜的同质外延生长 |
| 3.1 .引言 |
| 3.2 .SrTiO_3(001)衬底处理 |
| 3.3 .钙钛矿SrTiO_3(001)薄膜的同质外延生长 |
| 3.3.1 .MBE薄膜制备实验步骤 |
| 3.3.2 .MBE束流测量与校准 |
| 3.3.3 .STO薄膜化学计量的优化方法 |
| 3.3.4 .STO薄膜化学计量的优化实验 |
| 3.3.5 .衬底温度对STO同质外延层制备的影响 |
| 3.4 .本章小结 |
| 第四章 钙钛矿SrMnO_3(001)薄膜的异质外延生长 |
| 4.1 .引言 |
| 4.2 .钙钛矿SrMnO_3(001)薄膜的异质外延工艺研究及结构表征 |
| 4.2.1 .氧源类型对SMO异质外延生长的影响 |
| 4.2.2 .生长温度对SMO异质外延生长的影响 |
| 4.2.3 .化学计量比与单层原子剂量的优化 |
| 4.2.4 .SMO异质外延层的结构与应力应变分析 |
| 4.3 .本章小结 |
| 第五章 钙钛矿SrMnO_3 薄膜的磁学与电学特性 |
| 5.1 .引言 |
| 5.2 .钙钛矿结构SrMnO_3(001)外延薄膜的铁磁特性 |
| 5.3 .钙钛矿结构SrMnO_3(001)薄膜的多重介电响应特性 |
| 5.4 .本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 .总结 |
| 6.2 .展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学期间所取得的科研成果 |
| 致谢 |
（8）光催化摩擦纳米发电机表面自清洁及铁电极化下的VOCs降解研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 科研背景 |
| 1.2 半导体光催化 |
| 1.2.1 半导体光催化技术发展 |
| 1.2.2 光催化技术原理 |
| 1.2.3 光催化技术的应用 |
| 1.3 传统提升光催化的方式 |
| 1.3.1 开发新材料 |
| 1.3.2 材料粒径和形貌 |
| 1.3.3 复合半导体异质结 |
| 1.3.4 贵金属负载的两种效应 |
| 1.3.5 外场的辅助 |
| 1.3.6 表面化学 |
| 1.4 摩擦纳米发电机(TENG) |
| 1.5 铁电性及铁电材料 |
| 1.5.1 铁电性 |
| 1.5.2 铁电材料 |
| 1.5.3 极化反转 |
| 1.5.4 铁电体自发极化促进光催化性能 |
| 1.6 立题依据和研究内容 |
| 第2章 实验试剂与实验方法 |
| 2.1 实验试剂和仪器设备 |
| 2.1.1 试剂与药品 |
| 2.1.2 仪器与设备 |
| 2.2 材料的表征方法 |
| 2.2.1 X射线粉末衍射(XRD) |
| 2.2.2 场发射扫描电子显微镜(FESEM) |
| 2.2.3 紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis Diffuse Reflectance Spectrum) |
| 第3章 光催化摩擦纳米发电机摩擦层表面自清洁 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 PDMS海绵的制造 |
| 3.2.2 TiO_2/PDMS海绵的制备 |
| 3.2.3 自清洁实验 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 TiO_2/PDMS海绵层的表征 |
| 3.3.2 表面自清洁 |
| 3.3.3 表面自清洁稳定性 |
| 3.3.4 表面自清洁原理 |
| 3.4 小结 |
| 第4章 光催化恢复受污摩擦纳米发电机的输出性能 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 PDMS及 TiO_2/PDMS海绵的制备 |
| 4.2.2 TENG的制作和电学性能测试 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 TENG的工作机制 |
| 4.3.2 表面污染对电输出性能的影响 |
| 4.3.3 TENG表面负载TiO_2 NPs对电输出性能的影响及其应用 |
| 4.3.4 表面自清洁后的性能恢复 |
| 4.3.5 自清洁性能恢复原理 |
| 4.4 小结 |
| 第5章 铁电极化下光催化净化气相污染物的机制研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 催化剂的制备 |
| 5.3 吸附-光催化降解甲苯气体活性测试 |
| 5.4 结果与讨论 |
| 5.5 小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历及攻读学位期间取得的研究成果 |
（9）铅（钡）基钙钛矿铁电及多铁性薄膜的制备与结构（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 引言 |
| 2 文献综述 |
| 2.1 铁电薄膜 |
| 2.1.1 铁电性 |
| 2.1.2 铁电体的电学性能 |
| 2.1.3 铁电体与铁电薄膜的种类和发展 |
| 2.1.4 钛酸铅(钡)的晶体结构与电子结构 |
| 2.1.5 铁电薄膜的性能调控 |
| 2.2 多铁性薄膜 |
| 2.2.1 单相多铁性材料 |
| 2.2.2 复合多铁性薄膜 |
| 2.3 薄膜制备技术 |
| 2.3.1 溶胶-凝胶法 |
| 2.3.2 磁控溅射法 |
| 2.3.3 激光脉冲沉积法 |
| 2.4 本课题研究内容及意义 |
| 3 薄膜的制备和表征手段 |
| 3.1 薄膜的制备 |
| 3.1.1 实验材料 |
| 3.1.2 制备工艺 |
| 3.2 薄膜的表征手段 |
| 3.2.1 晶体结构 |
| 3.2.2 价态及电子结构 |
| 3.2.3 电学性能 |
| 3.2.4 磁学性能 |
| 3.2.5 形貌与畴结构 |
| 3.2.6 其他表征方法 |
| 4 0.9PbTiO_3-0.1SmFeO_3多晶薄膜 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 样品制备 |
| 4.3 样品分析 |
| 4.4 结果与讨论 |
| 4.4.1 晶体结构和形貌分析 |
| 4.4.2 铁电性及铁电畴的表征 |
| 4.4.3 价态和轨道杂化 |
| 4.4.4 磁性 |
| 4.4.5 疲劳失效的改善 |
| 4.5 小结 |
| 5 0.9PbTiO_3-0.1NdFeO_3薄膜中缺陷偶极子与自发极化的原位高温研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 样品制备 |
| 5.3 样品分析 |
| 5.4 结果与讨论 |
| 5.4.1 常温晶体结构 |
| 5.4.2 变温介电与铁电测试 |
| 5.4.3 变温XRD与变温拉曼光谱测试 |
| 5.4.4 变温畴结构变化 |
| 5.5 小结 |
| 6 相界面应力调控的BaTiO_3外延复合薄膜 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 样品制备 |
| 6.3 样品分析 |
| 6.4 结果与讨论 |
| 6.4.1 晶体结构 |
| 6.4.2 厚度及组分分析 |
| 6.4.3 铁电性及铁电相变 |
| 6.4.4 X射线吸收谱 |
| 6.4.5 扫描透射电子显微镜 |
| 6.5 小结 |
| 7 BaTiO_3:CoFe_2O_4复合多铁性薄膜 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 样品制备 |
| 7.3 样品分析 |
| 7.4 结果与讨论 |
| 7.4.1 常温及变温晶体结构 |
| 7.4.2 铁电性及形貌、铁电畴测试 |
| 7.4.3 磁性与其各向异性分析 |
| 7.4.4 X射线吸收谱和X射线磁圆二色 |
| 7.4.5 MFM测试 |
| 7.5 小结 |
| 8 结论与展望 |
| 8.1 结论 |
| 8.2 创新点 |
| 8.3 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（10）基于钛酸锶钡/锆钛酸铅铁电光子晶体的太赫兹波光调制特性的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 太赫兹波技术的概述 |
| 1.2 太赫兹波调制技术的研究与进展 |
| 1.3 论文主要研究内容及创新点 |
| 2 基于铁电材料的太赫兹波调制的理论研究 |
| 2.1 铁电材料及其应用的概述 |
| 2.2 铁电材料在太赫兹波段介电响应的理论研究 |
| 2.3 铁电材料光调制理论研究 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 基于锆钛酸铅、钛酸锶钡薄膜的太赫兹波光调制性能的研究 |
| 3.1 铁电薄膜的制备及表征方法 |
| 3.2 单层锆钛酸铅(PZT)超薄膜的太赫兹波光泵浦调制 |
| 3.3 Ba_(0.7)Sr_(0.3)TiO_3/SrTiO_3双层膜的太赫兹波光泵浦调制 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 基于退火温度对BST/PZT光子晶体的太赫兹波光调制性能的研究 |
| 4.1 样品的制备及表征方法 |
| 4.2 不同退火温度对BST/PZT光子晶体的材料结构的影响 |
| 4.3 不同退火温度对 BST/PZT 光子晶体的光调制性能的影响与分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 基于BST/PZT光子晶体的太赫兹波光电混合调制性能的研究 |
| 5.1 电极的选择和制备 |
| 5.2 基于BST/PZT光子晶体的光电混合调制的结果与分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 总结和展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读博士期间发表的论文 |
四、半导体和铁电体集成体系晶格振动（论文参考文献）
- [1]二维材料电子相关性质及层间弱相互作用的理论研究[D]. 梁岩. 山东大学, 2021(11)
- [2]铁基窄带隙氧化物的合成及性质研究[D]. 司书芳. 华东师范大学, 2021(12)
- [3]纳米氧化物的反常铁电性与局域结构[D]. 孙静. 北京科技大学, 2021
- [4]钛酸钡基无铅多层陶瓷的制备、结构和大电卡效应的研究[D]. 简晓东. 广东工业大学, 2020(02)
- [5]基于扫描探针显微镜的传统及新型铁电体的研究[D]. 关赵. 华东师范大学, 2020(08)
- [6]铁电晶格一级相变与极化特性的光谱-显微学研究[D]. 崔安阳. 华东师范大学, 2020(08)
- [7]钙钛矿氧化物薄膜的分子束外延生长工艺及其磁学与电学特性研究[D]. 柏嘉玮. 华东师范大学, 2020(10)
- [8]光催化摩擦纳米发电机表面自清洁及铁电极化下的VOCs降解研究[D]. 刘辉. 上海师范大学, 2020(07)
- [9]铅（钡）基钙钛矿铁电及多铁性薄膜的制备与结构[D]. 王艺霖. 北京科技大学, 2020(06)
- [10]基于钛酸锶钡/锆钛酸铅铁电光子晶体的太赫兹波光调制特性的研究[D]. 曾颖. 华中科技大学, 2019(01)