Estudio de la forma y la intensidad de los campos de depolarización en láminas delgadas ferroeléctricas con estructuras de dominios.

Abstract

RESUMEN: El objetivo de este trabajo de fin de grado consiste en resolver analítica y numéricamente las ecuaciones basadas en el funcional termodinámico de GDL y desarrolladas anteriormente por Bratkovsky, A.M., Levanyuk, A.P. [Continuous theory of ferroelectric states in ultrathin films with real electrodes. J. Comput. Theor. Nanosci. 6(3), 465:489, 2009], a cerca de las transiciones de fase en láminas delgadas ferroeléctricas, a través de la implementación de un código en MATLAB. Los distintos efectos físicos relevantes se van introduciendo uno a uno: (i) el efecto de la T en volumen, (ii) la tensión epitaxial impuesta por el susbtrato, (iii) los campos de depolarización debidos a un apantallado imperfecto de las cargas de polarización y su papel en la transición de fase de paraeléctrica a monodominio y (iv) la posible formación de dominios. Todas estas ecuaciones se deducen analíticamente y su implementación en el código se comprueba en un sistema realista compuesto de una lámina delgada de BaTiO3 sobre un substrato de SrRuO3/SrTiO3.

ABSTRACT: The aim of this work is to solve analytically and numerically equations based on functional thermodynamic GDL and previously developed by Bratkovsky, A.M., Levanyuk, A. P. [Continuous theory of ferroelectric ultrathin films in states with real electrodes. J. Comput. Theor. NanoSci. Bf 6 (3), 465: 489, 2009], about phase transitions in ferroelectric thin films, through the implementation of a code in MATLAB. The various relevant physical effects are introduced one by one (i) the effect of T by volume, (ii) the epitaxial stress imposed by the susbtrate, (iii) depolarization fields due to an imperfect shield of the polarization charges and their role in the paraelectric phase transition to monodomain and (iv) the possible formation of domains. All these equations are deduced analytically and its implementation in the code is tested in a realistic system composed of a thin film of BaTiO3 on a substrate SrRuO3 / SrTiO3.