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氢对PbZr0.5Ti0.5O3在氮氢混合气氛退火中铁电性能的影响
  • ISSN号:1000-6818
  • 期刊名称:《物理化学学报》
  • 时间:0
  • 分类:O641[理学—物理化学;理学—化学] O482[理学—固体物理;理学—物理]
  • 作者机构:[1]河北大学物理科学与技术学院,河北保定071002
  • 相关基金:973前期研究专项基金(2007CB616910)、国家自然科学基金(50572021,60876055)和河北省自然科学基金(E2008000620,088010)资助项目
中文摘要:

采用基于密度泛函理论的第一性原理,针对PbZr0.5Ti0.5O3无氢和含氢的顺电相和铁电相的二层超晶胞,分别计算了Ti沿c轴位移时体系总能量的变化、电子云密度分布和Ti-O、Zr—O和H-O的重叠布居数.结果表明,含氢铁电相的Ti—O键和Zr-O键相对无氢铁电相明显减弱,氢氧之间较强的轨道杂化使它们趋于形成共价键;晶格中氢氧键的钉扎效应使含氢情况下的顺电相能量始终低于铁电相能量,说明氢的引入阻碍了PbZr0.5Ti0.5O3从立方顺电相到四方铁电相的相变,并推断其为含氢气氛退火过程中PbZr0.5Ti0.5O3铁电性能下降的主要原因之一.所得结果对于深入理解铁电材料在氮氢混合气氛退火后铁电性能下降的微观机制具有参考价值.

英文摘要:

Ferroelectric and paraelectric states of two-layer supercell PbZr0.5Ti0.5O3 for hydrogen-free and hydrogenated were investigated using first principles density functional theory. We calculated the variation of the total energy with the displacement of Ti along the c axis, the density of states and the Mulliken population between Ti--O, Zr--O and H--O bonds. The results show that the Ti--O and Zr-O bonds of the ferroelectric phase for the hydrogenfree are stronger than those for the hydrogenated and that the strong hybridization between H and O is favorable to form covalent bond between the two atoms. The total energy of the ferroelectric phase for the hydrogenated is higher than that of the paraelectric phase because hydrogen incorporation into the lattice has a direct effect on polarization pinning by possibly forming hydroxyl bond. These data demonstrate that hydrogen introduction during forming gas annealing, hindering phase transition of the PbZrosTiosOa from cubic paraelectric to tetragonal ferroelectric phase, is an important factor causing severe degradation of ferroelectricity in PbZr0.5Ti0.5O3. This study may be helpful to understand the mechanism of severe ferroelectricity degradation for ferroelectric materials during forming gas annealing.

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期刊信息
  • 《物理化学学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:北京大学化学与分子工程学院承办
  • 主编:刘忠范
  • 地址:北京大学化学楼
  • 邮编:100871
  • 邮箱:whxb@pku.edu.cn
  • 电话:010-62751724
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-6818
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1892/O6
  • 邮发代号:82-163
  • 获奖情况:
  • 中文核心期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:24781