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电热效应是指在绝热条件下通过外加电场改变铁电体的极化强度从而引起其温度变化的现象,这类似于顺磁体的绝热去磁,利用绝热去极化可以降低温度以实现制冷。基于电热效应制冷能有效降低在工业制冷和家用制冷过程中释放出的温室气体,同时能降低能耗等优点,电热效应一直都受到科研工作者的广泛关注。目前对电热效应的研究中,对电热效应主要集中在单组份材料电热效应的研究,对于多组分材料电热效应的研究较少。多组分薄膜中的界面效应被证实能有效改进铁电材料的铁电、介电和热释电性能。本论文从理论和实验两方面研究了Ba0.7Sr0.3TiO3/Ba0.8Sr0.2TiO3/Ba0.9Sr0.1TiO3组分梯度薄膜的电热效应。同时对比Ba0.9Sr0.1TiO3单组份薄膜的电热效应,发现组分梯度薄膜中的电热效应有较为明显的增强。根据实验结果,我们建立热动力学理论模型研究了氧空位和界面效应对电热效应的影响。具体的工作和结果概括如下:1. BST薄膜的电热效应研究采用溶胶-凝胶法制备了200nm Ba0.7Sr0.3TiO3/Ba0.8Sr0.2TiO3/Ba0.9Sr0.1TiO3组分梯度薄膜和厚度为200nm Ba0.9Sr0.1TiO3单组份薄膜,通过麦克斯韦方程计算出二者的电热效应。组分梯度薄膜的电热效应(T=290K时,ΔT=3.2K)不仅要比单组份薄膜的电热效应(T=360K时,ΔT=1.9K)大,同时组分梯度薄膜电热效应的最大值更接近室温。我们分析认为,一方面归因于组分梯度薄膜内部界面拉应力对电热效应的影响,另一方面是由于组分梯度薄膜内部界面处自由电子在电场作用下的运动,会增加熵变,从而增大电热效应。2.界面效应对电热效应的影响机制研究我们通过建立热动力学模型来研究界面效应和氧空位对电热效应的影响。计算结果表明在组分梯度薄膜中,电热效应会随着氧空位浓度的增大儿降低,同时获得电热效应极值时的温度向高温迁移。组分梯度薄膜内的界面效应产生内建电场,从而抑制氧空位对电热效应的影响,。因此相对BST单组份薄膜来讲,BST梯度薄膜能产生更大,且更接近室温的电热效应,这和我们在实验中获得的结果基本一致。