利用电子显微学方法测量常见铁性序参量的研究

来源 :清华大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:kk238bdii
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
铁性材料包括铁电材料、铁磁材料、反铁电材料和反铁磁材料等,它们作为功能材料被广泛应用于电容器、非易失存储器、储能元件和磁电耦合等领域。本论文以球差校正电子显微学为基础,以铁性序参量的测定为主线,首先分析了维纳滤波对铁电序参量测量的影响,而后测定了铁磁性La1-xSrxMn O3/Sr Ti O3薄膜体系纳米尺度的磁参数。接下来分析了反铁电铌酸银的微观结构,在此基础上给出了约化反铁电序参量的定义,并利用它研究了钽掺杂铌酸银体系的储能性能。现代电子显微学可定量测量铁电材料体系中的局域离子铁电位移,但图像处理中的滤波过程会在多大程度上影响测量结果目前尚无确定结论。我们结合定性分析和模拟实验论证了当所用参数合适时,维纳滤波不会降低非周期性位移的测量精度。具体的模拟实验表明,当非晶层厚度不超过4nm时,位移测量的平均相对长度偏差在12%以下,平均角度偏差在5°以内。EMCD技术是一种新型的基于电子显微学的磁性测量技术,其优点众多但磁矩分辨率还有待提高。通过充分考虑衍射动力学效应并优化数据处理过程,我们利用EMCD技术在纳米尺度上对磁性较弱的La1-xSrxMn O3/Sr Ti O3薄膜进行了研究,并求出了相应的磁参数,证明了其对较弱磁性体系测量的可行性与有效性。研究者们此前对反铁电材料结构的认识主要集中在介观尺度,而缺乏微观层面的了解。我们利用球差校正STEM技术得到了反铁电材料铌酸银的HAADF图像,发现其阳离子在相反的两个±[11—0]c方向存在位移并形成波浪状的(11—0)c原子面,并发现了90°反铁电畴壁和反相畴界两类典型缺陷。结合漫散射线我们发现B位铌离子在±[001]c方向上也存在位移并形成了一系列位移微区,其典型尺度约为10nm。每一微区中铌离子的±[001]c位移方向相同,且最大位移量约10pm。在此基础上,我们定义了基于实验图像的约化反铁电序参量,其适用于以铌酸银为代表的一系列复杂氧化物体系。我们借助寻峰和高斯拟合技术得到了钽元素掺杂前后铌酸银的约化反铁电序参量,发现掺杂后体系的约化反铁电序参量小幅下降。接下来在唯象理论的框架内,我们论证了反铁电序参量的增加和顺电相电容率的降低均能有效提高储能密度,而钽元素掺杂使得体系储能密度提高的主要原因则是掺杂后高温顺电相的电容率显著减小。最后在以上分析工作的基础上,我们给出了一种设计高性能静电储能材料的思路。
其他文献
长江中游荆江-洞庭湖系统水流复杂且江湖关系十分重要。三峡初期蓄水运用后下游江湖动力条件和特征及荆江四大家鱼种质资源都受到影响。随着三峡调节江湖关系和开展家鱼产卵生态调度,在认识江湖关系和鱼类保护及生态措施效果评价等现实需求驱动下,论文将揭示江湖系统重要水动力特征与鱼卵漂流水动力机理及输运分布规律结合起来,开展了模拟研究。针对荆江-洞庭湖系统,建立并自主研制了面向大型复杂河网-湖泊系统的一-二维耦合
颗粒体-流体混合物的流动是自然界和工业生产中普遍存在又十分重要的现象。考虑到不同条件下颗粒体和流体的运动差异及复杂相互作用,本文基于两相流理论,建立了一个适用性较广的两相流模型,探究以重力驱动为主的颗粒体-流体混合物的运动机理。本文细致刻画颗粒间接触时的碰撞和摩擦作用机制。在颗粒动理学模型基础上,考虑各向异性碰撞及孔隙流体对颗粒碰撞的影响,完善了颗粒相碰撞应力的模化公式。根据接触颗粒体宏观应力与体
目前,半主动控制的隔震体系仍主要以理论分析和试验研究为主,控制装置和控制算法方面并没有完全成熟的解决方案。本文提出了一种新型半主动控制隔震体系,进行了比较完整的理论与试验研究,主要创新工作研究成果如下:(1)提出了一种新型半主动式摩擦力可调型摩擦摆隔震支座(Tunable Friction Pendulum System-TFPS),综合传统摩擦摆的隔震能力、摩擦阻尼耗能、主动控制技术连续可调性的
隧道结构作为生命线工程的重要组成部分,一旦遭遇地震灾害,其破坏隐蔽、修复困难的弊端将会造成严重的经济损失。本文采用理论分析和数值模拟手段,对非一致地震动输入下隧道等长线型地下结构纵向地震反应分析方法及抗震性能进行了深入研究,主要工作和研究成果如下:(1)完成了整体式反应位移法的理论推导和一致性证明,给出了根据自由场地震反应确定隧道纵向最不利变形和内力发生时刻的方法,提出了地下隧道结构纵向地震反应分
多塔组合斜拉桥体系在国内外桥梁工程建设中得到快速发展,但对多塔斜拉桥结构体系及组合斜拉桥长期性能的研究尚不完善。本文以多塔组合斜拉桥为研究对象,聚焦机理分析、程序实现、工程运用三个层次,针对多塔斜拉桥刚度体系及多塔组合斜拉桥长期性能两个关键问题展开研究,取得的主要研究成果如下:(1)建立了多塔斜拉桥纵向刚度理论并开发了纵向刚度计算程序。纵向刚度理论以多弹簧模型为基础,体现了多塔斜拉桥纵向刚度传递的
自然界的河流都是蜿蜒曲折的,在河口、港口、河流分汊等处同样存在着弯曲流动,研究弯道水流特性对河道防洪、航运改善、桥梁规划、港口建设、项目运行及流域的长远规划都具有极为重要的工程意义。因此,弄清弯道水流的物理现象非常关键,需要掌握其变化规律,进而为实际工程找到经济有效的方案。近年来,关于弯道水流的研究在理论分析、数值模拟、模型试验等方面都取得了较为丰硕的成果。但是,由于试验水槽、测量技术等的限制,对
防屈曲支撑(BRB)广泛应用于高层建筑、大跨度空间结构体系以及桥梁结构中,不仅能够提供抗侧刚度,还能够在地震作用下作为结构的耗能器,达到消能减震的目的。本文以BRB外围约束体系革新研究为主线,提出了两种新型全钢桁架约束型防屈曲支撑,即刚性桁架约束型防屈曲支撑(TC-BRB)和索桁架约束型防屈曲支撑(PCS-BRB)。刚性桁架约束型防屈曲支撑是通过在普通BRB外部附加刚性桁架约束体系,而索桁架约束型
全波形反演(FWI)方法可以帮助我们更好地了解地下地质结构。这类方法可以同时利用波的全部运动学和动力学信息反演地下速度结构、震源等信息,具有高精度、高分辨率等优点。然而,FWI方法面临着计算量大、解存在非唯一性等问题,当初始模型和真实模型误差较大时,可能会得到完全错误的结果。因此,发展具有较大收敛域,能有效减小反演结果对于初始模型依赖性的全波形反演方法具有重要的意义。为此,本论文将统计学中的均匀设
对超高层而言,中小震下,过大楼层加速度会造成非结构构件损坏,带来严重经济损失。同时,多灾害防御和韧性防御已成为国际研究前沿,但现有超高层建筑多灾韧性防御研究相当匮乏。因此,为解决上述问题,即中小地震下楼层加速度控制、大震下结构韧性提升及地震-连续倒塌综合防御,本文提出了一新型结构体系及设计方法,并对体系中关键构件进行了系统研究。主要工作如下:(1)提出了一种新型含减振子结构的地震-连续倒塌综合韧性
电磁超材料是一种人工结构,其特殊的物理性质来自于亚波长人工原子的各类谐振模式,如金属基开口谐振环的LC谐振和介质颗粒的Mie谐振。介质基Mie谐振单元热耗散低,被广泛应用于超材料设计。这些人工原子可进一步构成人工分子,并产生近场耦合效应。Fano谐振为具有非洛伦兹型频谱的量子效应,源自于近场中的相长和相消干涉。它通常具有高品质因数和高度局域化近场,因此可增强人工分子的电磁响应,可潜在应用于传感和近