材料物理性能分析.docx

上血理工丈孝
研究生课程（论文类）试卷
2 0 16 /2 0 17 学年第 1 学期
课程名称：
材料物理性能
课程代码：
27000012
论文题目：
纳米线的纳米级性能：
3
增强能量转换和存储的相位竞争
专参数可以与自由载流子的浓度n相关。类似的计算方法以前用于模拟铁电纳米结构 中的不同电边界条件。哈密顿量给出的能量用于规范的蒙特卡罗模拟。通常在单次运行 中模拟40,000次蒙特卡罗扫描。为了获得平衡相，使用模拟退火技术将所有纳米结构 从1500K退火至5K。
结果与讨论
我们首先考虑当自由电荷可以屏蔽高达92%的极化表面电荷时的情况，这对应于 局部表面电荷补偿的现实情况。图1示出了对于具有不同横向尺寸的纳米线，极化的室 温对电场的依赖性。通过施加垂直于纳米线轴(在我们的情况下为［100］假立方体方向) 的电场获得P (E)环，其模拟用于测量纳米线中的电和压电响应的实验装置。最引人 。这种转变类似于三云二 超薄膜中发现的转变，并且可以通过最近提出的表面效应来解释。表面消除了三比「二中 相邻偶极子之间的能量昂贵的短程相互作用，从而稳定了 FE相。众所周知，极性纳米 结构中的平衡相对表面电荷补偿非常敏感。然而，补偿电荷的精确量仍然不可能通过实 验测量或控制。事实上，经常是纳米结构的平衡相的性质，表明表面电荷补偿是否有效。 特别是，具有垂直于纳米结构表面的极化的极性相通常与良好的表面电荷补偿相关联， 而没有净极化的模式通常归因于差的表面电荷补偿。另一方面，由于外在自由载流子或 分子吸收的表面电荷补偿可能从纳米线到纳米线或甚至在相同纳米线内变化。为了适应 补偿电荷量的不确定性和变化，我们对与相对较好的表面电荷补偿相关的80%至95% 的卩的范围进行模拟。然后，数据在卩的整个范围上平均。这种方法模拟接近实际的实 验，其中补偿电荷仅在质量水平上已知。
-4 3 -2 -I U I
hiMV/m)
(b) d= nsn KU F-1 ~I-1 ~r- 1 t ,,_i~"T~rrT~
-4 -3 2 I {J L 2 3 4
(c) d= nm
Vi I
-<|U
-4 J -2-101234
(d) Bulk
BO ——n-—i—I-
(1(1 -
4 3 -2 -I 0 L 2 3 4
图・1
(B = 92 %,体积为(d )),极化对不同横向尺寸(a ) - ( c )的纳米线
Bulk
r
6S
60
50
3 4 5 6 7 S 9
d [n岛
3 4 5 6 7 S 9

(a)对于不同横向尺寸的纳米线，极化对电场的依赖性；(b)报告的相对于体积的电 容率为d的函数；(c)可恢复能量密度和效率；(d)作为纳米线横向尺寸的函数。
图2 (a)示出了 (E)环。注意，对于本文 的其余部分，我们报告在整个0范围内的平均数据。我们注意到，较薄的纳米线表现出 FE行为，而较厚的纳米线响应于类似于有损耗电介质的电场。有趣的是，我们的较厚 的纳米线的计算数据非常类似于22-100nm厚的D 二膜获得的环，这表明我们的可变