铁电纳米材料的第一性原理计算.pdf

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1、⑧万方数据论文作者签名：j叁2盘论文评阅人1：生生酶§评阅人2：睦左堑i平-NA3：匡生评阅人4：评阅人5：答辩委员会主席：委员l：委员2：委员3：委员4：委员5：茛毛蓖一翌隘王查．王惠呗罢瓢铎答辩日期：2丝兰：垂万方数据浙江大学硕士学位论文独创性声明

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3、IIIII!MIINIlIIIIIY2761727‘本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得浙望太堂或其他教育机构的学位或证书而使用

4、过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：爿寄滴签字日期：矽ff年；月户日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解浙逛太堂有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权逝婆太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者签名：鸽．塘导师签名：至未一签字日期：驴l千年弓月卢日签字

5、日期：?口f怿≥月／。日万方数据浙江大学硕士学位论文致谢本人的毕业设计是在应用力学研究所王杰老师全面具体的指导下进行的。在这两年多的研究生生活中，王老师在学习，生活等各方面给了我巨大的帮助。王老师在学术研究中严谨细致、精益求精、一丝不苟，专业造诣深，见解独到，理论功底强，在生活中以身作则、平易近人、关心学生，这些都使我留下了深刻的印象。在我读研期间，王老师对我课题的参与、论文的选题，以及科研期间的讨论问题、模型的建立、论文的编写等各个方面给予我悉心指导。王老师的谆谆教导不仅让我的科研工作得以顺利开展，更让我明白了很多做人的

6、道理。还要感谢Kitamura，Shiamda等老师，在我科研过程中给我的巨大帮助!感谢课题组的同学：吴宏辉、舒伟林、张建伟、顾洪良、刘曼、李桂平、童洋、张亚君，他们都对我的学习生活很大的帮助!感谢室友张嘉敏、储火、刘德重为我创造了温馨融洽的寝室生活!感谢善良的父母，以及女朋友侯绍慧，他们的鼓励让我遇到挫折时能够坚强的走下去!感谢所有帮助过我的人12014．1浙大求是园万方数据浙江大学硕士学位论文摘要铁电纳米材料具有优良的铁电、介电、压电及光电等性能，广泛应用于微机电器件等领域。在纳米尺度下应变常常对铁电纳米材料的各种特性

7、有非常大的影响，因此研究应变对材料的调控行为具有广泛的理论和实际意义。本文基于密度泛函理论的第一性原理计算方法，研究了铁电纳米材料在应变调控作用下的铁电特性。首先，研究了铁电纳米材料中应变梯度产生的极化。铁电材料在微纳米尺度下很容易产生应变梯度，由应变梯度产生极化的现象称为挠曲电效应。应变梯度和极化之间的线性关系用挠曲电系数来描述。挠曲电系数是一个四阶张量，很难直接用实验测出其所有分量。利用第一性原理计算方法直接计算了铁电材料BaTi03横向和剪切挠曲电系数。为了比较不同材料的挠曲电系数，对介电体SrTi03材料的挠曲电系

8、数也进行了计算。对于SrTi03晶体，预测的横向和剪切挠曲电系数与实验测量一致，而BaTi03晶体的预测值比实验值要小，这可能是由于温度差异和外来表面缺陷造成的。其次，研究了应变对铁电PbTi03纳米管中非本征铁电性的作用，第一性原理计算结果表明：在(110)切向纳米管中，分别存在于纳米管内壁和外壁的压应变和拉应变引起氧八面体的旋转，从而导致铁电纳米管中出现非本征的铁电极化，而且其幅值与块体相当。通过第一原理计算还发现不同直径纳米管产生的弯曲应变对纳米管自身的结构稳定性及铁电与反铁电畸变的耦合起着重要作用。最后，本文模拟了

9、两种石墨烯一铁电复合材料，发现石墨烯电荷能够屏蔽PTO退极化场使其铁电畸变稳定存在．且界面对铁电极化具有增强作用。关键词：第一性原理计算；铁电纳米材料；应变；挠曲电效应；纳米管万方数据渐江大学硕士学位论文Absti'actAbstractFerroelectricnanoscalematerialshavebeenwidelyusedinmicroelectronicdevicesduetotheirexcellentferroelectric，dielectric，piezoelectricandoptoelectron

10、icproperties．Strainhasasignificantinfluenceonthepropertiesofferroelectricmaterialsatnanoscale．Understandingstraineffectonnanoscaleferroelectricsisnotonl