EuTiO3的熵变特性研究

摘要

熵变效应是指当材料受到一个外部的刺激，如：电场、磁场、或机械应力时产生的等温熵变或者绝热温度的变化。对应于不同的外场，可以将这些熵变分别称为电熵、磁熵或弹熵。本文运用朗道-金兹堡格-德文希尔理论和热力学理论研究了EuTiO3纳米线以及EuTiO3薄膜的熵变效应。
　　1.EuTiO3纳米线的电熵特性研究
　　我们运用Landau-Ginzburg-Devonshire理论与热力学理论相结合，研究了量子顺电体EuTiO3纳米线的电致熵变特性。研究表明在高温铁电-顺磁区域，当△E-100kV/cm，R=0.8nm时，可获得较大的绝热温度差△T=7.4K；在低温区0-30K，在一定的表面径向应力、一定的半径尺寸下，EuTiO3纳米线可以实现铁电-铁磁性，在磁相变温度附近，绝热温度差可以达到一个较大的峰值，且峰值随着纳米线的半径的增大和表面张量系数的减小而略有增大。当μ=10N/m, R=1.0nm时，可获得较大的绝热温度差△T-2.2K。
　　2.EuTiO3薄膜的多熵效应
　　我们运用修正了的朗道-金兹堡格-德文希尔热力学唯象理论来研究薄膜与基底间的双轴压缩晶格失配应变对外延EuTiO3薄膜多熵效应的影响。我们计算了复杂的压缩晶格失配应变-温度相图。在室温附近可以得到较好的电熵响应：在晶格失配应变为μm--0.03N/m，外加电场的改变为△E-100kV/cm时，△T(TC)-3.6K。这个电熵响应可以和传统的铁电材料BaTiO3相媲美。另外，在较低的温度区间由于极化诱导的强的磁电耦合，在△E-100kV/cm，um--0.04N/m下，有最大的绝热温度的改变△T(TM)-6.5K。在低温区，压缩晶格失配应变和外加电场的改变对EuTiO3薄膜的多熵效应都起着至关重要的作用。总之，在EuTiO3薄膜中通过恰当的基底材料的选择来诱导压缩晶格失配应变，能够控制显著的多熵效应，这能在制冷设备的实际应用中提供更多的机会。

目录

声明

第一章 绪 论

1.1多铁性材料的研究进展

1.1.1多铁性材料的概述

1.1.2多铁性材料的研究现状

1.1.3多铁性材料的熵变特性

1.1.4铁电、多铁性材料的多熵效应

1.2 EuTiO3的研究进展

1.2.1 EuTiO3的结构

1.2.2 EuTiO3的特性研究进展

1.2.3 EuTiO3的熵变特性

1.3选题意义及主要内容

参考文献

第二章 EuTiO3纳米线的电熵特性研究

2.1理论模型与分析

2.2 数值计算结果与讨论

2.2.1高温区铁电-顺磁共存区域的熵变特性

2.2.2低温区铁电-铁磁共存区域的熵变特性

2.3 总结

参考文献

第三章 EuTiO3薄膜的多熵特性

3.1理论与计算方法

3.2结果与讨论

3.3总结

参考文献

第四章 总结与展望

攻读硕士学位期间公开发表的论文

致谢