تاثيرات تنش و كرنش بر رفتار فروالكتريك سرب تيتانات PbTiO3

Study of the Strain - Stress Effect on Ferroelectric Behaviors of PbTiO3

سرب تيتانات به عنوان يك پروسكايت يوني در پايين تر از دماي 766كلوين كه موسوم به دماي گذار است در فاز فروالكتريك و در بالاي اين دما در فاز پاراالكتريك است. بررسي تاثير پارامترهاي مكانيكي بر خواص فروالكتريك اين ماده اهميت بسزايي در كاربرد صنعتي آن در قطعات الكترونيكي ذخيره اطلاعات دارد. در اين مطالعه با استفاده از روش شبيه سازي ديناميك مولكولي اثر تنش- كرنش بر قطبش پذيري سرب تيتانات در فاز فروالكتريك بررسي شده است. براي مدل سازي پتانسيل بين اتمي، برهم كنش بين يون ها در فاز پاراالكتريك پتانسيل هاي باكينگهام كوتاه برد و كولني بلندبرد و در فاز فروالكتريك علاوه بر پتانسيل هاي فوق، پتانسيل فنر نيز با استفاده از مدل پوسته اي در نظر گرفته شده است. در اين مقاله اثرات ناشي از اعمال تنش- كرنش مكانيكي در فاز فروالكتريك و در دو حالت تنش- كرنش تك محوري كششي و تراكمي مورد بررسي قرار گرفت. در حالت تنش- كرنش كششي اعمال تنش خارجي منجر به افزايش قطبش PbTiO3 شد در حالي كه با اعمال تنش تراكمي قطبش PbTiO3 كاهش مي يابد، تاجايي كه با اعمال تنش- كرنش بحراني قطبش PbTiO3 به صفر مي رسد.

Leed titanate as an ionic Perovskite is ferroelectric at the lower of the below 766 K, which is called the transition temperature (Curie temperature), and at the above of this temperature is in the paraelectric phase. Studying the influence of mechanical parameters on the ferroelectric properties of PbTiO3 is important in the industrial application (such as RAM) of PbTiO3. In this study, using the molecular dynamics simulation method, the stress-strain effects on the polarization of lead titanate in the ferroelectric phase have been investigated. For modeling the atomic potential and interactions between ions in the ferroelectric phase, the short-range Buckingham potential and long-range coulombic potential, and, in addition, the fourth-order potential of oscillatory springs using a shell model (a model for calculating the polarization of a system) has been used. In this study, the effects of mechanical stress-strain action in the ferroelectric phase were investigated in two tensile and compression uniaxial stress-strain. In tensile stress-strain mode, the application of external stress leads to an increase in the polarization of the system, while applying compression stress-strain results in the decrease of the polarization of the system, so that by applying stress-strain, the polarization of the system reaches zero.