以分子動力學模擬研究具有氧缺陷之鈦酸鉛電域形貌

Abstract

鐵電材料當中的鈣鈦礦結構氧化物由於被廣泛應用於致動器以及隨機存取記憶體，因此其結構以及電域壁動力學在近年引起了大量的研究。而儘管電域壁動力學不論在模擬或實驗上都已研究多年，仍有?多複雜的電域壁形貌現象尚未釐清。 鐵電材料在合成時會有?多種缺陷被引入，而其中氧空缺不論在實驗或模擬上已確認對於鐵電性質有極大的影響，例如Vanderbilt等人在2003年以第一原理模擬研究得出氧空缺比較容易聚集在180度電域壁附近，確認在實驗上氧空缺扮演阻礙電域壁移動的角色。而如今分子動力學模擬的發展提供了我們一個研究動力學絕佳的方法，可以觀察到實驗上難以看到的ps ~ ms的極化翻轉，因此本研究使用分子動力學研究存在氧空缺的鈦酸鉛電域壁動力學，據我們所知之前相關的動力學研究都是使用較大尺度的模擬方法(Potts model Finite element method Phase field model)，其能較快速地得到定性的結果，然而忽略了原子級的作用使得其結果也有待商榷，而分子動力學模擬由於具有原子級的資訊，因此預期可以得到較為精準的模擬。 本研究為了將文獻中所提出之Bond valence model延伸至可以模擬具有缺陷的系統，因此透過退火模擬演算法自行擬合出新的參數，並透過多重的驗證確認擬合出的參數是否適當，結果顯示自行擬合出之參數可以再現文獻中第一原理模擬得出之電中性氧空缺缺陷生成能以及空缺周圍之極化趨勢。接著利用自行擬合之參數進行電域壁之模擬以及氧空缺與電域壁作用之探討。

Date of Award	2016 Sept 6
Original language	Chinese
Supervisor	Wen-Dung Hsu (Supervisor)