ою (фазовий перехід 2-го роду), то в кристалах титанату барію спонтанна поляризація виникає стрибком. Це вказує на те, що при 120 ° С має місце фазовий перехід 1-го роду. У цьому випадку для опису температурної залежності спонтанної поляризації необхідно враховувати наступний член розкладання:
(6)
У цьому рівнянні і, а.
Як і вище, використовуємо перша умова рівноваги кристала, підставивши в нього рівняння (6). Отримаємо
(7)
Звідси залежність параметра порядку від температури легко знаходиться з наступного виразу:
Область існування спонтанної поляризації, описувана отриманими виразом, зверху обмежена температурою, яка визначається з умови рівності нулю подкоренного висловлювання. При цій температурі вираз
і, таким чином,
Пояснимо цю ситуацію більш детально (малюнок 10).
Малюнок 10 - Схематична залежність термодинамічного потенціалу від поляризації при фазових переходах 1-го роду
При температурі в параелектріческой фазі залежність термодинамічного потенціалу від поляризації має один мінімум при. При температурі T=на цієї залежності з'являються точки перегину і при подальшому зниженні температури з'являються мінімуми. Температура, при якій ми?? імуми при і мають однакову глибину, умовно можна вважати температурою фазового переходу 1-го роду, але вона в експерименті зазвичай не фіксується. Однак кристал може залишатися в параелектріческой фазі до тих пір, поки не зникне мінімум при. Це відбудеться при температурі і кристал стрибком перейде сегнетоелектричних фазу, де.
Таким чином, температура відповідає кордоні існування сегнетоелектричної фази при охолодженні кристала. Якщо ж кристал нагрівається, то Сегнетоелектричних фаза може існувати до температури. При цій температурі.
Різниця температур визначає температурний гістерезис фазового переходу 1-го роду. Для кристалів титанату барію термічний гістерезис становить близько двох градусів. Він не показаний на малюнку 10, але в цілому температурна залежність спонтанної поляризації добре узгоджується з розглянутої термодинамічною теорією.
Доменна структура кристалів титанату барію істотно відрізняється від доменної структури сегнетової солі (малюнок 11 а).
Малюнок 11 - Мікрофотографія доменної структури (а) і схема упаковки доменів (б) кристалів титанату барію
Справа в тому, що, якщо в кристалах сегнетової солі спонтанна поляризація виникала за двома еквівалентним напрямками [100] і [- 100], то в кристалах титанату барію спонтанна поляризація може виникати по шести еквівалентним напрямками вихідної кубічної фази уздовж осей четвертого порядку. Це призводить до двох типів доменів. У першому випадку домени виникають уздовж позитивного і негативного кубічного напрямки. Такі домени називаються з-доменами або 180 ° -доменамі. Спонтанна поляризація в цих доменах розташована антипараллельно. У доменах іншого типу напрямку поляризації перпендикулярні. Такі домени називаються а-доменами або 90 ° -доменамі, так як напряму спонтанної поляризації в них перпендикулярні.
3. Керамічні текстури
Сегнетоелектричних властивостями володіють і текстури. Це, насамперед, керамічні матеріали. Типовим прикладом тут служить керамічний титанат барію. До речі сказати, саме на керамічних зразках вперше і було відкрито сегнетоелектрики в цьому з'єднанні.
Кераміка являє собою текстуру, в якій окремі монокрісталлікі титанату барію хаотично розподілені в просторі. Таку текстуру можна описати безперервної точкової групою? /? M. Оскільки кожен окремий монокрісталлік є полідоменні, то при додатку електричного поля, напруженість якого вище коерцитивність, домени (переважно 180 ° -ві) починають орієнтуватися по полю, і керамічний зразок поводиться як звичайний сегнетоелектрик. Але оскільки в процесі переполяризації бере участь лише невелике число доменів, спонтанні поляризації яких спочатку випадково розташовувалися по напрямку поля, то результуюча петля гистерезиса є пологої з невеликою спонтанною поляризацією (приблизно).
монодоменному сегнетоелектрики відповідно до принципу Неймана, є і Піроелектріки. В ідеально полідоменном сегнетоелектриків піроелектричний ефект не може спостерігатися, незважаючи на наявність в ньому спонтанної поляризації, так як спонтанні поляризації окремих доменів взаємно компенсуються. Однак якщо ця компенсація не повна (зразок уніполярний), то піроелектричний ефект буде мати місце, причому піроелектричний заряд буде тим більше, чим більше число домен не скомпенсировано, т. Е. Чим більше полярність зразка. Максимальним піроелектричні ефектом буде володіти монодоменному зразок.
Ця ситуація ілюструється малюнком 12, на якому наведена температурна залежність піроелектричного коефіцієнт...
