Зміст
Введення
1. Механізм переполяризації
2. Фазові переходи
2.1 Фазові переходи в сегнетової солі
2.2 Фазові переходи в титанаті барію
3. Керамічні текстури
4. Антісегнетоелектрікі
5. Співіснування спонтанної поляризації та намагніченості
6. Застосування
Висновок
Список використаних джерел
сегнетоелектрик спонтанна поляризація намагніченість
Введення
Є цілий клас кристалів, в яких в результаті власної асиметрії електричних зарядів, поляризація існує і в відсутність зовнішнього електричного поля. Така поляризація називається спонтанною. Спонтанна поляризація описується полярним вектором, і отже, її точкова симетрія є? M. Вектор, паралельний вектору спонтанної поляризації сегнетоелектріка, називається його полярним вектором. Відповідно до принципу Неймана спонтанна поляризація може реалізуватися тільки в кристалах, що належать до десяти полярним групам: 1, 2, 3, 4, 6, m, mm2, Зmm, 4mm, 6mm. У багатьох піроелектричних кристалах, таких як турмалін або сульфат літію, напрямок спонтанної поляризації не можна змінити ніякими зовнішніми впливами.
Однак є цілий клас кристалів, напрямок поляризації яких можна змінити зовнішнім електричним полем. Такі кристали у вітчизняній літературі прийнято називати сегнетоелектриками, а саме фізичне явище - сегнетоелектрики. Це термін ввів у вітчизняний фізичний лексикон видатної фізик І. В. Курчатов, який на зорі своєї наукової діяльності займався вивченням цього класу кристалів.
Курчатов назвав цей клас кристалів по імені першого його представника - сегнетової солі, подвійного тартрату калію і натрію -, моноклінні кристали якого належать до класу 2. сегнетова сіль вперше отримав у 1672 р аптекар з французького міста Ла Рошелі П'єр де ла сегнето , який використовував її як ефективний проносне.
У 1920 р американський фізик Д. Валашек показав, що залежність поляризації сегнетової солі від напруженості зовнішнього електричного поля, прикладеного вздовж [100] має вигляд петлі гістерезису, аналогічної знайденої у феромагнітних матеріалів. Тому в західній літературі це явище називають ферроелектрічеством.
Сегнетоелектрики є різновидом твердих діелектриків.
1. Механізм переполяризації
Механізм зміни знака спонтанної поляризації (переполяризації) фізично досить простий. У відсутності зовнішнього електричного поля сегнетоелектрики, як правило, мають доменну структуру, тобто розбиваються на мікроскопічні області, що володіють спонтанною поляризацією. Освіта доменів в кристалах сегнетоелектриків пов'язано з тим, що в тому випадку, коли всі сусідні елементарні комірки кристала поляризовані в одному і тому ж напрямку, навколо кристала з'являється зовнішнє електричне поле. Наявність електричного поля підвищує енергію системи і для зниження енергії кристал мимовільно розбивається на домени. Кристал сегнетової солі являє собою полідвойніковое освіта - він розбитий на макроскопічні області, називані доменами.
Малюнок 1 - Мікрофотографія доменної структури (а) і схема орієнтації оптичних индикатрис в сусідніх доменах (б) кристалів сегнетової солі
Вони добре видно в поляризованому світлі у вигляді темних і світлих смуг (малюнок 1 а), тому що оптичні індикатриси в сусідніх доменах повернені щодо один одного на невеликий кут (малюнок 1 б). Поєднуючи площину поляризації світла з головною віссю индикатрис доменів одного знака, ми «гасимо» домени іншого знака і навпаки. Кожен домен має симетрію 2 і в ньому спонтанна поляризація спрямована вздовж цієї полярної осі. Але в сусідніх доменах напрямки спонтанної поляризації антіпараллельни. Тому в цілому сумарна спонтанна поляризація кристала сегнетової солі дорівнює нулю: поляризація доменів одного знака компенсується поляризацією доменів іншого знака.
При додатку до кристалу слабкого зовнішнього електричного поля, не здатного переорієнтувати жоден домен, залежність поляризації Р від напруженості поля Е буде лінійною, як у звичайних діелектриках (ділянка ОА на малюнку 2).
Малюнок 2 - Петля діелектричного гістерезису
При збільшенні напруженості поля домени, поляризації яких протилежні його скеруванням, починають змінювати свою полярність (переполярізовиваться), сумарна поляризація зростає (ділянка АВ). З ростом напруженості поля все нові і нові домени залучаються до процесу переполяризації, що призводить до зростання сумарної поляризації кристала до тих пір, поки всі домени ні вишикуються по напрямку поля (ділянка ВС). Зі зменшенням напруженості поля, ...
