2.3.1Bi6Fe2Ti3O18薄膜的XRD分析 11

2.3.2Bi6Fe2Ti3O18薄膜的SEM分析 11

2.4Bi6Fe2Ti3O18薄膜的铁电性能 12

2.4.1Bi6Fe2Ti3O18薄膜的铁电性 12

2.4.2Bi6Fe2Ti3O18薄膜的漏电流特性 13

2.5Bi6Fe2Ti3O18薄膜的疲劳与保持性能 15

2.5.1Bi6Fe2Ti3O18薄膜的疲劳特性 15

2.5.2Bi6Fe2Ti3O18薄膜的保持性能 17

结论 18

致谢 19

参考文献 20

第一章绪论

1.1铁电材料研究进展

1920年法国物理学家瓦拉塞克发现罗息盐在电场作用下具有相似于当时所熟识“铁磁体”的磁滞回线，相似的情况立刻引起众多学者的关注与研讨，经过搜集与总结，“铁电体”与“铁电性”相继出现。人们对电介质材料的研究同时也迈入了全新的领域，并逐步地发展成一条重要的物理学分支—铁电物理学[1-4]。

所谓铁电体，是指某些晶体在一定的温度范围内具有自发极化，且其自发极化方向可以随外电场方向的改变而改变。与铁磁体在外加磁场作用下具有的磁滞回线相类似，铁电体表现出的极化强度与外加电场的关系曲线称为电磁回线。物理属性方面，铁电体具有还有电矩、电畴、顺电-铁电相变，它们分别由铁磁体的磁矩、磁畴及顺磁-铁磁相变演变而来。由此，人们借铁磁体引入铁电体的概念。就其名称而言，多数人存在铁电体必然存在铁成分的误区，可事实上铁电材料中并不一定存在铁的成分[5]。

自“铁电性”的概念提出以来，目前为止已经发现千余种铁电材料[6]。关于铁电材料研究的历史，大体上可分为四个阶段[7]。第一阶段是1919年-1931年，美国的瓦拉塞克指出罗息盐的极化强度与电场存在的电滞回线与磁滞回线相仿，从而意外地令铁电性概念诞生[8,9]。第二阶段是1931年-1941年，Muller首先将热力学理论应用于铁电体[4]。紧随其后，VLGinsbury将郎道相变理论应用于含有氢键铁电体，并使其应用于更一般的情况[10]。最后，由德文希尔完善，发展为至今仍存在其价值的郎道-德文希尔理论[4]。第三阶段是1941年-1970年，因战争时期对电子器件的研究，人们首先发觉了BaTiO3的铁电性，此后随着研究拓展，至20世纪50年代，大约有100多种化合物被发现具有铁电性。1958年11月，Anderson在苏联第二届电介质会议上宣布软膜理论，并通过红外光谱以及非弹性中子等实验验证[11]。第四阶段是1970年至今，90年代以前，人们仅仅利用了铁电材料的压电性和热释电性，并没有真正用到铁电性[12,13]。至80年代中期，薄膜制备技术取得突破性进展，人们才利用其多种特性制出众多的铁电薄膜器件。然而随着器件向着小型化、轻量化的发展要求转变，一门新兴的交叉学科—集成铁电学形成[6]，至此，小型化正式面向世界[14]。

近几年来，铁电体的研究取得不少新的突破，主要有以下几个方面：

1．第一性原理的计算。第一性原理的计算是运用量子力学，参考原子核与电子相互作用原理及其运动规律，再根据实际情况解薛定谔方程。如此计算，得出分子结构和粒子能量，然后再以此推测出物质的各种性能。从头到尾进行的是狭义的第一性原理计算，它是指不使用经验参数，只用一些基本微观粒子数据去做量子计算。但是通过这种计算方式计算很是繁琐，会消耗大量的时间，所以就人为地加入了一些经验参数，人们通过这些能跳过一部分计算，当然最后计算结果的精度会出现少许偏差。人们通过第一性原理对铁电体进行计算，得出其电子密度分布，软模位移和自发极化，从而解决了铁电性产生原因的探究，并使人们认识了铁电体的微观机制。