本研究では、BaTiO3の電場方向依存性を分子動力学シミュレーションを用いて明らかにした。
主な結果は以下の通り:
電場方向によって強誘電相転移温度が増減する。[100]方向の電場では最も高い転移温度が得られるが、[111]方向では最も低くなる。この傾向はBaTiO3とPbTiO3で共通して見られる。
低対称な電場方向を選ぶことで、熱ヒステリシスを大幅に低減できる。特に、第2相転移では(110)面上の方向、第3相転移では(001)面上の方向で熱ヒステリシスが最小となる。
大きな可逆的な電熱効果が得られる温度範囲は電場方向によって大きく変化する。[100]方向の電場では最も広い温度範囲で大きな効果が得られるが、[111]方向では非常に狭くなる。
多結晶セラミックスでは、結晶粒の配向(テクスチャ)によって電熱効果が大きく変化する。適切なテクスチャを持つセラミックスを作製することで、室温付近での大きな可逆的な電熱効果が期待できる。
以上より、電場方向の制御が強誘電体の電熱効果を最適化する上で重要であることが示された。
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