利用Materials Studio对锆钛酸铅进行结构模拟及性能研究

• 作 者: 刘萍
• 出 处: 西安科技大学
• 发表日期: 2013年期
• 关键词: 锆钛酸铅 粉末衍射 态密度 能带结构

锆钛酸铅是一种性能出色的铁电材料，不仅具有强铁电性，还具有高压电性和高的机电耦合系数，被认为是最有前景的智能材料，在传感器和光调制器等高性能微电子、光电子集成器件方面有着广泛的应用，受到了材料科学、物理学、微电子学和信息科学等众多领域学者的关注。其具有钛矿型结构，是由钛酸铅和锆酸铅形成的连续固溶体。鉴于其具有的广泛应用前景，已成为人们研究的热点问题之一。而国内外大多数学者研究了掺杂改性的PZT，主要通过物理实验的方法得到其电学、光学属性。随着计算机模拟材料的发展，本文应用材料模拟软件MaterialsStudio首先建立锆钛酸铅的几何结构，然后结合“Reflex”模块画出所建结构的粉末衍射图谱，与实验得到的粉末衍射图谱相比较，验证所建模型正确。接下来利用计算模块“CASTEP”进行几何优化和能量计算，作出能带结构和态密度图，分析计算结果，与现有的实验结论相验证。本文主要通过CASTEP的计算，得到物质的微观参量，这样一方面帮助解释了实验中产生的相关现象，另一方面，一些在实验中无法实际测量的参数也可以通过理论计算得到，从而更有效指导我们进行下一步的工作。该文章的研究结果，为物质微观参量与宏观性能的关系搭建了一个桥梁，以便后续在新材料的设计、新材料的性能预测方面深入研究。也将为研究PZT铁电薄膜的掺杂改性提供新的方法和理论指导。