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中子散射技术在功能性材料中的应用
1
作者 王国华 焦金龙 马杰 《物理》 CAS 北大核心 2019年第11期715-725,共11页
中子散射技术能够有效探测物质微观尺度的特性,尤其是在磁性探测方面具有独特的优势,因而在科学研究方面应用越来越广泛。文章结合作者的研究领域,介绍了中子散射技术在研究一些功能性材料中的应用及成果。包括铁电材料BiFeO3中自旋,声... 中子散射技术能够有效探测物质微观尺度的特性,尤其是在磁性探测方面具有独特的优势,因而在科学研究方面应用越来越广泛。文章结合作者的研究领域,介绍了中子散射技术在研究一些功能性材料中的应用及成果。包括铁电材料BiFeO3中自旋,声子的激发谱,热电材料PeTe中声子特殊的动态行为,以及磁性材料Mn1-xCoxV2O4中自旋波的特性,并分析了材料中自旋、电子、晶格、轨道的相互耦合作用。 展开更多
关键词 中子散射 铁电材料 热电材料 自旋阻挫材料 磁激发 声子谱
与CMOS工艺兼容的氧化铪基铁电材料的亚稳相及其存储器器件力学 预览 被引量:2
2
作者 周益春 《湘潭大学学报:自然科学版》 CAS 2019年第3期1-21,共21页
该文对新型的氧化铪基铁电晶体管存储器的巨大优势及其面临的工程和科学问题进行了详细评述,提出了存储器“器件力学”的概念.作为电子信息技术最核心的存储器是衡量国家综合实力和关系国家安全的战略性技术,我国全部依赖进口,几乎不能... 该文对新型的氧化铪基铁电晶体管存储器的巨大优势及其面临的工程和科学问题进行了详细评述,提出了存储器“器件力学”的概念.作为电子信息技术最核心的存储器是衡量国家综合实力和关系国家安全的战略性技术,我国全部依赖进口,几乎不能做到自主可控.新型存储器是我们“变轨超车”的绝佳机会.氧化铪基铁电晶体管(FeFET)存储器与CMOS(互补金属氧化物半导体)工艺完全兼容,这就为其产业化创造了得天独厚的先天条件.HfO2基铁电薄膜的FeFET存储器与CMOS兼容,可以实现FinFET(鱼鳍3D架构),可以突破后摩尔时代、有望填补“存储鸿沟”,具有超高抗辐射能力、能耗低等突出优点,将引领新型存储器的发展方向.疲劳性能不是很好、存储器存储窗口的均匀性欠佳是限制氧化铪基FeFET存储器产业化的技术瓶颈,即工程问题.亚稳相、复杂界面效应、存储器“器件力学”的理论基础不清楚是限制与CMOS工艺兼容的氧化铪基铁电存储器产业化的关键科学问题.需要从氧化铪基FeFET存储器面临的工程问题提炼出基础科学问题,通过氧化铪基材料的铁电物理本质、亚稳相及其本构关系的研究,将界面的物理力学性能研究作为一个桥梁,提出栅极电压VG即“场效应”和“铁电性”双控制因素下的存储器“器件力学”理论模型和实验研究方法,从而为解决氧化铪基FeFET存储器的技术瓶颈提供理论和实验支撑. 展开更多
关键词 铁电材料 氧化铪 亚稳相 铁电存储器 CMOS工艺兼容 器件力学
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铁电材料细观畴变力学研究进展 预览
3
作者 陈渝 胡驰 +6 位作者 徐倩 谢少雄 许嘉赓 龙涛 王清远 石维 朱建国 《机械工程材料》 CAS CSCD 北大核心 2019年第6期64-71,共8页
铁电材料最显著的显微组织特征是电畴结构,其自发极化矢量可以随外加电/力场转动(即畴变),从而使铁电材料具有独特的机电性能。从畴变理论出发,综述了畴变准则的研究进展,并介绍了畴壁动力学以及与畴变相关的断裂力学研究成果,旨在为铁... 铁电材料最显著的显微组织特征是电畴结构,其自发极化矢量可以随外加电/力场转动(即畴变),从而使铁电材料具有独特的机电性能。从畴变理论出发,综述了畴变准则的研究进展,并介绍了畴壁动力学以及与畴变相关的断裂力学研究成果,旨在为铁电材料的细观力学研究提供参考。 展开更多
关键词 铁电材料 电畴翻转 畴变准则 畴壁结构 能量势垒
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SOI铁电负电容晶体管亚阈值特性研究 预览
4
作者 王步冉 李珍 +1 位作者 谭欣 翟亚红 《压电与声光》 CAS 北大核心 2019年第5期756-759,共4页
随着微电子技术进入纳米领域,功耗成为制约技术发展的主要因素,因此,低功耗器件成为半导体器件领域的研究热点。负电容场效应晶体管基于铁电材料的负电容效应可有效地降低器件的亚阈值摆幅,从而降低器件的功耗。该文设计了一种基于绝缘... 随着微电子技术进入纳米领域,功耗成为制约技术发展的主要因素,因此,低功耗器件成为半导体器件领域的研究热点。负电容场效应晶体管基于铁电材料的负电容效应可有效地降低器件的亚阈值摆幅,从而降低器件的功耗。该文设计了一种基于绝缘体上硅(SOI)结构的铁电负电容场效应晶体管,利用TCAD Sentaurus仿真工具对负电容晶体管进行仿真研究,得到了亚阈值摆幅为30.931 mV/dec的负电容场效应晶体管的器件结构和参数。最后仿真研究了铁电层厚度、等效栅氧化层厚度对负电容场效应晶体管亚阈值特性的影响。 展开更多
关键词 负电容场效应晶体管 低功耗 亚阈值摆幅 铁电材料 负电容效应
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铁电负电容可测试性的仿真研究
5
作者 王步冉 李珍 +1 位作者 谭欣 翟亚红 《微电子学》 CAS 北大核心 2019年第5期724-728,共5页
铁电材料具有负电容特性,可应用于新一代超低亚阈值摆幅晶体管中。由于铁电负电容具有准静态特性,在实际测试中,难以直接观测到单独铁电电容的负电容现象。基于“Ginzburg-Landau”模型,采用TCAD软件,构建了紧凑的HfO2铁电电容结构,并... 铁电材料具有负电容特性,可应用于新一代超低亚阈值摆幅晶体管中。由于铁电负电容具有准静态特性,在实际测试中,难以直接观测到单独铁电电容的负电容现象。基于“Ginzburg-Landau”模型,采用TCAD软件,构建了紧凑的HfO2铁电电容结构,并通过仿真获得了匹配的RC电路参数,验证了负电容特性。同时,仿真研究了外加电压幅值与串联电阻阻值对铁电电容负电容效应可测试性的影响。 展开更多
关键词 铁电材料 负电容效应 负电容场效应晶体管
一种新型铁电移相器材料的第一性原理计算 预览
6
作者 张杨 张良俊 +3 位作者 侍述海 姜伟 叶舟 吕宇宙 《上海航天》 CSCD 2018年第6期122-128,共7页
铁电薄膜移相器是基于铁电材料的新型移相器,被广泛应用于相控阵天线中。对于这类移相器组成材料的性能改进一直是雷达系统在军事、航天等领域的研究热点之一。基于第一性原理密度泛函理论,综合分析了ABi 2Nb 2O 9(A=Ba,Pb,Sr,Ca)材料... 铁电薄膜移相器是基于铁电材料的新型移相器,被广泛应用于相控阵天线中。对于这类移相器组成材料的性能改进一直是雷达系统在军事、航天等领域的研究热点之一。基于第一性原理密度泛函理论,综合分析了ABi 2Nb 2O 9(A=Ba,Pb,Sr,Ca)材料的电子属性、化学键和极化属性。结果表明:这种体系有着类似的铁电性起源;Nb—O和Bi—O间的杂化对于系统的畸变和铁电相的稳定起着重要作用;随着A位离子半径的增大,体系的畸变参数也随之增大,导致材料有更大的自发极化,增强了铁电移相器的性能。实验结果验证了理论计算的正确性,为新型铁电移相器的研发奠定了基础。 展开更多
关键词 移相器 铁电材料 铁电相 第一性原理 密度泛函理论 电子性质 态密度
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铁电材料的电热效应及其研究进展 预览
7
作者 王歆钰 镇思琦 +1 位作者 董正超 仲崇贵 《材料导报》 CSCD 北大核心 2017年第19期13-18,27共7页
近年来基于电热效应的绝热退极化制冷技术以环保、高效、可靠等特性受到了国内外的广泛关注。介绍了铁电材料的电热制冷机制,系统概括了不同类型和结构的铁电材料的电热效应方面的国内外研究进展,分析了存在的主要问题以及可能的解决方... 近年来基于电热效应的绝热退极化制冷技术以环保、高效、可靠等特性受到了国内外的广泛关注。介绍了铁电材料的电热制冷机制,系统概括了不同类型和结构的铁电材料的电热效应方面的国内外研究进展,分析了存在的主要问题以及可能的解决方法,并对铁电材料在制冷方面的实际应用进行了展望。 展开更多
关键词 铁电材料 电热效应 绝热温变 绝热退极化制冷
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铁电电容系统非线性电滞参数模型研究
8
作者 薛晓敏 孙清 +1 位作者 伍晓红 张陵 《力学季刊》 CSCD 北大核心 2016年第3期457-465,共9页
为解决铁电电滞模型中特性参数确定困难的问题,改善模型在工程应用中受限现状,本文利用遗传算法提出一种实用的铁电模型特性参数识别方法,可根据随机试验数据完成特性参数的提取,继而重构铁电模型以模拟各种铁电电容系统的非线性电滞行... 为解决铁电电滞模型中特性参数确定困难的问题,改善模型在工程应用中受限现状,本文利用遗传算法提出一种实用的铁电模型特性参数识别方法,可根据随机试验数据完成特性参数的提取,继而重构铁电模型以模拟各种铁电电容系统的非线性电滞行为.以上方法不但可以预测各种电场条件下的电极化响应,还可预测反映系统特性的理想饱和极化响应.最后,为验证所提方法的有效性,本文进行了仿真计算验证,其结果表明,基于优化参数的电滞模型能够很好地与试验数据吻合,具有较好的精确性和鲁棒性,为铁电系统在实际工程的应用提供有效参考. 展开更多
关键词 铁电材料 力电特性 电滞回线 参数识别 遗传算法
铁电材料力-电非线性电滞与蝴蝶曲线综合模型研究 预览
9
作者 薛晓敏 孙清 +1 位作者 伍晓红 张陵 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第9期125-131,共7页
铁电材料固有的电畴结构和极化反转特性引发宏观非线性行为,即极化电滞曲线和应力蝴蝶曲线,且由于材料、制备技术、电路系统等限制因素使得行为曲线出现不对称、中心偏移等现象,使得目前常规模型很难精确、有效地描述铁电系统的真实特... 铁电材料固有的电畴结构和极化反转特性引发宏观非线性行为,即极化电滞曲线和应力蝴蝶曲线,且由于材料、制备技术、电路系统等限制因素使得行为曲线出现不对称、中心偏移等现象,使得目前常规模型很难精确、有效地描述铁电系统的真实特性。针对此问题,提出一种适用于铁电材料的综合含参数模型用以有效模拟力、电及耦合非线性行为。该模型基于现有铁电模型理论并引入异化参数而形成,可广泛适用各类铁电曲线中存在的不对称和偏移等异化现象;此外,为了有效预测综合模型中多个未知特性参数,通过设计遗传算法程序实现其精确优化识别,为进一步提高模型预测精确性和实用性提供必要条件;最后,分别开展了虚拟试验和真实试验仿真模拟验证,结果表明:采用优化参数综合模型的模拟误差均可控制在10%以内,相较于传统模型方法可提高约50%。因此,该模型方法可广泛用于实际铁电材料特性行为的描述,且具有较好的应用前景。 展开更多
关键词 铁电材料 电滞曲线 蝴蝶曲线 综合模型 参数识别
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钛酸钡和十三钛酸钡的水热法合成 预览
10
作者 徐军 许杰 孔旗 《武汉工程大学学报》 CAS 2015年第6期42-45,共4页
钛酸钡是具备高介电常数、低损耗的铁电材料,十三钛酸钡是具有低介电常数、高品质因子的微波介电材料,目前为止鲜有利用水热法合成单相十三钛酸钡的相关研究报道.以一水合氢氧化钡和四氯化钛为反应原料,通过控制钡/钛摩尔比,利用水热法... 钛酸钡是具备高介电常数、低损耗的铁电材料,十三钛酸钡是具有低介电常数、高品质因子的微波介电材料,目前为止鲜有利用水热法合成单相十三钛酸钡的相关研究报道.以一水合氢氧化钡和四氯化钛为反应原料,通过控制钡/钛摩尔比,利用水热法制备得到了钛酸钡和十三钛酸钡,研究了钡/钛摩尔比对反应产物的影响.采用X射线粉末衍射仪检测所得产物的相成分,利用扫描电子显微镜观察利用水热法制备得到的十三钛酸钡的形貌.结果表明,当钡/钛摩尔比为1∶1时,水热反应产物为钛酸钡.当钡/钛摩尔比为1∶4时,水热反应产物为非晶相,经过晶化热处理后得到十三钛酸钡.且所制备得到的十三钛酸钡为不规则块状,粒径大小在0.3μm到1μm之间,有一定的团聚现象. 展开更多
关键词 铁电材料 微波介电材料 非晶相 水热法
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单相室温磁电材料BiFeO3的研究现状 预览
11
作者 别业广 胡妮 《黄冈师范学院学报》 2014年第3期54-57,共4页
铁磁、铁电和多铁性材料,被称为信息存储终极材料,近来已成为国际上一个新的研究领域。多功能材料BiFeO3是著名的铁电、压电和磁电材料,在远高于室温的范围内具有良好的铁电性,其铁电极化是同类材料中最大的,因而受到科研人员的强... 铁磁、铁电和多铁性材料,被称为信息存储终极材料,近来已成为国际上一个新的研究领域。多功能材料BiFeO3是著名的铁电、压电和磁电材料,在远高于室温的范围内具有良好的铁电性,其铁电极化是同类材料中最大的,因而受到科研人员的强烈关注,越来越多的新奇物理性质被发现。本文探讨 A位稀土离子掺杂诱导与调控BiFeO3结构相变、物性变化研究的现状。 展开更多
关键词 晶体结构 TER效应 铁电材料 磁电材料
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新型天线技术研究进展 预览
12
作者 李明 《航天电子对抗》 2013年第1期39-41,44共4页
根据最新研究情况,论述了新型天线技术的发展现状。液体天线用离子液体或液态金属等构成天线,构造灵活,使用场合广泛;铁电材料通过可调的高介电常数特性获得辐射特性可变的天线;而薄膜天线依托柔性材料技术的进步,易于制作轻质复... 根据最新研究情况,论述了新型天线技术的发展现状。液体天线用离子液体或液态金属等构成天线,构造灵活,使用场合广泛;铁电材料通过可调的高介电常数特性获得辐射特性可变的天线;而薄膜天线依托柔性材料技术的进步,易于制作轻质复杂的天线,适用于航空航天领域;集成化的桅杆天线是提高舰船整个平台性能的主要途径之一,有的技术已用在新建造的舰船上;异向介质和超材料透镜天线,具有体积小、增益高的特点,特别适用于情报侦察领域。 展开更多
关键词 天线 铁电材料 薄膜 异向介质 超材料透镜
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抗辐射铁电存储器的研究进展 预览 被引量:6
13
作者 翟亚红 李威 +4 位作者 李平 胡滨 霍伟荣 李俊宏 辜科 《材料导报》 CSCD 北大核心 2012年第23期34-38,共5页
在分析铁电存储器工作原理以及铁电薄膜材料抗辐射能力的基础上,综述了商业化铁电存储器的发展历程以及辐射实验结果。总结了抗辐射加固的铁电存储器的研究进展以及抗辐射加固的方法,展望了抗辐射铁电存储器的应用前景。
关键词 铁电存储器 辐射效应 铁电材料 铁电电容
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铁电材料滞回能量捕获能力分析 预览
14
作者 陈双琳 冯长水 《机电工程》 CAS 2012年第6期 686-688,692,共4页
为解决微机电系统的供电问题,将基于力电耦合智能结构的滞回能量捕获技术应用到微能源技术中。首先对已有的基于压电材料的能量捕获技术展开了分析,介绍了压电材料的发电机理以及铁电材料的优点和自发极化特性,提出了一种将铁电材料... 为解决微机电系统的供电问题,将基于力电耦合智能结构的滞回能量捕获技术应用到微能源技术中。首先对已有的基于压电材料的能量捕获技术展开了分析,介绍了压电材料的发电机理以及铁电材料的优点和自发极化特性,提出了一种将铁电材料用于能量捕获的方法;然后,利用力电耦合能量捕获实验台,对铁电和压电结构进行了能量捕获实验。实验及研究结果表明:铁电材料及压电材料皆可满足一定的供电要求,但就实验所用两种材料而言,铁电材料的供电能力比压电材料要高。 展开更多
关键词 力电耦合 铁电材料 压电材料 能量捕获 微机电系统
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掺杂Al2O3对BSTO/MgO铁电陶瓷的影响 预览
15
作者 王宇光 杜仕文 《济宁学院学报》 2012年第3期35-38,共4页
在钛酸锶钡(BSTO)与质量分数为55%的MgO混合的基础上,进行了Al2O3掺杂的系统研究.随Al2O3掺入量的增加,BSTO/MgO材料的介电常数减小明显,损耗先减少后增多,调谐性先增大后减小,但过量的Al2O3掺杂使得材料的调谐性降低.当A120... 在钛酸锶钡(BSTO)与质量分数为55%的MgO混合的基础上,进行了Al2O3掺杂的系统研究.随Al2O3掺入量的增加,BSTO/MgO材料的介电常数减小明显,损耗先减少后增多,调谐性先增大后减小,但过量的Al2O3掺杂使得材料的调谐性降低.当A1203掺杂量为mol(Al2O3)=O.5%时,介电损耗达到最小,为2.0×10。(10KHz),介电常数调谐性达14.1%(4kV/mm).利用电介质理论分析了Al2O3对BST/MgO材料介电性质的改性机理. 展开更多
关键词 铁电材料 AL2O3 钛酸锶钡 介电性能 调谐性
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钛酸锶钡(BST)材料的制备方法、理论及应用的研究进展 预览 被引量:2
16
作者 马维云 《云南冶金》 2011年第5期 46-49,共4页
铁电材料,由于在电子器件行业具有巨大的应用前景,因而受到科学上和技术上的广泛关注,钛酸锶钡(BST)材料的最新理论进展和制备方法的发现,为人们提供了新的应用机会。本文对钛酸锶钡材料的理论研究进展、制备方法和新的应用作了... 铁电材料,由于在电子器件行业具有巨大的应用前景,因而受到科学上和技术上的广泛关注,钛酸锶钡(BST)材料的最新理论进展和制备方法的发现,为人们提供了新的应用机会。本文对钛酸锶钡材料的理论研究进展、制备方法和新的应用作了详细阐述。 展开更多
关键词 钛酸锶钡 铁电材料 制备方法
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Domain-switching embedded nonlinear electromechanical finite element method for ferroelectric ceramics
17
作者 LIU Bin FANG DaiNing 《中国科学:物理学、力学、天文学英文版》 SCIE EI CAS 2011年第4期606-617,共12页
To simulate the nonlinear behavior of ferroelectric structures and devices under non-uniform electromechanical loadings,a domain-switching embedded electromechanical finite element method is developed in this paper.Fo... To simulate the nonlinear behavior of ferroelectric structures and devices under non-uniform electromechanical loadings,a domain-switching embedded electromechanical finite element method is developed in this paper.Following continuum assumption,the electromechanical behavior of each representative material point can be obtained by averaging the behavior of the local corresponding microstructure,e.g.42 domains used in this work.A new Double Gibbs free energy criterion for domain-switching is proposed to ensure the convergence and stability of the simulations on ferroelectrics under non-uniform field.Several computational examples are given to demonstrate that this nonlinear finite element method can yield reasonable and stable simulation results which can be used to explain some experimental results and assist the design of ferroelectric devices. 展开更多
关键词 非线性有限元法 铁电陶瓷 主开关 嵌入式 机电 非线性行为 非均匀场 有限元方法
高Pr/低Pr栅FFET漏极电流与铁电材料特性的关系 被引量:1
18
作者 顾江 施敏 +1 位作者 王强 蔡小鹏 《微纳电子技术》 CAS 北大核心 2010年第11期659-662,673共5页
分析了对铁电场效应晶体管漏极电流特性有影响的铁电材料参数,设计了具有单层和双层栅介质结构的铁电场效应晶体管,并进行了仿真研究。仿真结果表明:具有高Pr/低Pr栅介质结构的铁电场效应晶体管在饱和极化后,其极化前后输出漏极电流差... 分析了对铁电场效应晶体管漏极电流特性有影响的铁电材料参数,设计了具有单层和双层栅介质结构的铁电场效应晶体管,并进行了仿真研究。仿真结果表明:具有高Pr/低Pr栅介质结构的铁电场效应晶体管在饱和极化后,其极化前后输出漏极电流差最大,有利于存储信号的分辨,提高电路的效率。通过改变该结构中低Pr层的Pr,Ec等铁电材料参数,发现在3-4V间饱和极化,该结构的铁电场效应晶体管的漏极电流输出特性比较稳定,减小了对材料、工艺、Ps/Pr及Ec的依赖性和敏感性,具有易于制造和便于电路设计的优点。 展开更多
关键词 铁电场效应晶体管(FFET) 双层栅 铁电材料 漏极电流 极化 仿真
固相烧结法中烧结温度对Pb(Zr0.2Ti0.8)O3结构和性能的影响 预览 被引量:1
19
作者 葛大勇 孙世通 《实验室科学》 2010年第3期 76-78,共3页
采用固相烧结法制备了Pb(Zr0.2Ti0.8)O3,应用X射线衍射仪、光学显微镜、铁电测试仪等技术系统研究了烧结温度对PZT结构和性能的影响。结果表明,所得样品为完全钙钛矿结构,且随着烧结温度的升高,样品衍射峰值的强度和颗粒尺寸逐渐增大... 采用固相烧结法制备了Pb(Zr0.2Ti0.8)O3,应用X射线衍射仪、光学显微镜、铁电测试仪等技术系统研究了烧结温度对PZT结构和性能的影响。结果表明,所得样品为完全钙钛矿结构,且随着烧结温度的升高,样品衍射峰值的强度和颗粒尺寸逐渐增大,但当温度过高时,破环了材料的结构。900℃下得到的样品具有较好的铁电性能。 展开更多
关键词 PZT 铁电材料 固相烧结
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多种不可逆性对铁电埃里克森制冷循环性能的影响 预览
20
作者 叶兴梅 《德州学院学报》 2009年第2期 18-22,共5页
建立不可逆铁电埃里克森制冷循环模型,探索有限热源、热阻、固有的回热损失、附加的回热损失和工质内不可逆性等对制冷循环性能的影响,应用有限时间热力学方法,导出制冷率与制冷系数和输入功率间的优化关系解析表式,进而获得最大制... 建立不可逆铁电埃里克森制冷循环模型,探索有限热源、热阻、固有的回热损失、附加的回热损失和工质内不可逆性等对制冷循环性能的影响,应用有限时间热力学方法,导出制冷率与制冷系数和输入功率间的优化关系解析表式,进而获得最大制冷率及其它优化性能参数.所得结论对实际铁电制冷机的优化设计和性能改善具有一定的参考价值. 展开更多
关键词 铁电材料 制冷机 不可逆性 优化
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