典型钡基铁电及弛豫铁电体电子显微学及第一性原理研究

本文采用电子显微术和第一性原理计算方法，研究了典型铁电体BaTiO3和弛豫铁电体Ba(Ti1-xSnx)O3 的微观结构与材料铁电和介电性能之间的关系。采用分子动力学方法和Girshberg-Yacoby 模型研究了BaTiO3 的顺电-铁电相变过程。计算结果表明BaTiO3 顺电-铁电相变过程具有明显的有序-无序型铁电相变特征，铁电软模频率与温度之间满足Cochran 线性关系。Girshberg-Yacoby模型揭示了BaTiO3 相变过程中介电函数发散现象的物理本质，它起源于软模与BaTiO3 中Ti 离子的有序-无序之间的耦合。利用暗场成像和像差校正高分辨成像方法分别研究了成分为16%，20% 和25% 的Ba(Ti1-xSnx)O3 的显微结构。暗场成像方法和像差校正高分辨图像的定量分析结果均表明成分为20% 和25% 的弛豫铁电体BTSn 中存在着静态位移极化微区结构；而在成分为16% 的铁电体BTSn 中则只观察到具有较小位移的结构，不具有明显的极化微区结构。该实验结果表明弛豫铁电体中纳米尺度静态极化微区的产生可能是材料出现弛豫铁电性的重要因素。