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(001) 取向 Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3 单晶中双极性非挥发应变
应变对铁电体、半导体、超导以及磁性材料等体系的特性有显著的调控作用, “应变工程学”成为新兴的研究领域,其中一个很重要的应用就是基于应变的新型存储器件。在这种存储器件中,非挥发的应变是至关重要的。目前,通过铁电体的逆压电效应及电致伸缩效应是产生非挥发应变的主要方式。然而,绝大多数情况下,由铁电体的逆压电效应及电致伸缩效应产生的应变是挥发性的,这对实际应用是不利的。我们和清华大学材料系南策文院士研究组及中国科技大学高琛教授研究合作开展了相关研究。新型弛豫铁电体Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3 (PMN-PT)具有重要的应用价值,我们在(001)取向的PMN-PT单晶中得到了面内非挥发的应变。通过自行设计的新型脉冲电场形式的测量方法,首次得到了双向电场下类似于电滞回线(loop)形式的应变-电场曲线,具有零电场下的剩余应变,即非挥发的应变。通过原位电场下的倒空间X射线衍射(RSM)实验和数据分析,得到了具有不同应变-电场曲线的PMN-PT单晶的电畴翻转类型及比例,即具有非挥发应变行为的单晶,在正负电场下具有约20%的109°电畴翻转;而不具有非挥发应变行为的单晶,在正负电场下各极化分量所占比例基本不变,没有净的109°电畴翻转。据此,提出了基于109°电畴翻转产生非挥发应变的机制,解释了面内垂直方向呈互补行为的loop形式的应变-电场曲线。此外,实验中得到的零电场下的高低应变状态对于信息存储器件具有参考价值。相关结果已发表在Scientific Reports上(L. F. Yang et al., Scientific Reports 4, 4591 (2014).),本工作得到了科技部973项目及国家自然科学基金的资助。
[阅读次数:次 发布时间:2014/5/16 14:19:57 所属栏目:组内动态]