采用化学方法和物理方法制备不同粒度,不同厚度的纳米晶铁电介电膜材料。研究它们的铁电介电特性,畴结构微结构,相变和结构稳定性,晶格振动声子特性,及与它们相关的尺寸(粒度,厚度)效应和应力(压应力,张应力)效应;研究铁电介电材料的电子结构,探索薄膜铁电性和光电性之间的关联和物理机制。发展低维铁电介电材料的基础理论,丰富和发展铁电、光电物理,为这些材料在铁电集成,微电子以及光电子领域的应用提供科学依据和理论指导。
本项自然科学基金在理论和实验密切结合的基础上开展纳米晶铁电介电膜的尺寸效应和应力效应的研究, 取得了重要的成果. 成功地制备超细颗粒TiO2、SnO2、PbTiO3, 铁电介电Bi4Ti3O12、SrTiO3、La-, Nd-, Sm-掺杂Bi4Ti3O12 薄膜,SnO2纳米线、PbTiO3纳米棒、ZnO叶片状纳米结构;第一性原理计算钙钛矿氧化物BaTiO3, SrTiO3, SrBi2Nb2O9, BaBi2Nb2O9, CaBi2Nb2O9, Bi4Ti3O12, CaCu3Ti4O12, SrTiO3(001)氧空位表面, BaTiO3(001)氧空位表面的电子结构, 介电性质和光学性质;朗道理论研究铁电膜在应力下的相变和介电性质,界面失配位错连续应力引起的介电弥散反常;测量和研究介电薄膜的强双光子吸收和负的非线性折射率有关的光限幅特性;研究一维纳米结构的结构特性和光谱学性质,包括SnO2纳米线的声子弛豫和光致发光, PbTiO3纳米棒的软模和铁电性弱化, ZnO纳米叶片结构的声子互作用方诺效应;钙钛矿氧化物薄膜和纳米晶的尺寸驱动相变、声子限制效应和铁电介电应力应变效应.