物理百科

铁电相变

2022-01-01

ferroelectric phase transition

简介

铁电体的顺电态和铁电态之间的结构相变称为铁电相变. 它有两种类型: 位移型和有序-无序型. 前者指晶胞中的原子经少许位移,即由高温无偶极矩的顺电相转变为低温的有自发极化的铁电相,BaTiO3晶体属于位移型. 后者指在顺电相中有固有偶极子但取向是随机的,无宏观极化,在相变温度以下偶极子取向有序化,形成有自发极化的铁电态;KH2PO4和NaNO2晶体属于有序-无序型.

铁电相变有一级和二级之分. 一级铁电相变时,序参量自发极化Ps在相变温度TC有一突变. 二级铁电相变时Ps的变化是渐变的,在TC处为零,随温度降低而逐渐增大.在TC附近各种物理性质都发生反常变化,其中最具有特征性的是介电常数ε随温度T的变化

称为Curie-Weiss定律,其中ε0为与温度无关的部分,C为Curie-Weiss常数,T0为Curie-Weiss温度.对于二级相变,T0即为相变温度,或称为Curie温度TC.对于一级相变,T0小于TC.

Devonshire根据Landau的结构相变理论提出了铁电相变的唯象理论.假定Gibbs函数G为序参量极化强度P的偶函数,可展开为P的幂级数形式

假定α=a(T-T0),γ和δ与温度无关.γ>0时可导出二级相变,γ<0时为一级相变.

铁电相变的微观理论曾有过关于BaTiO3(位移型)的经典模型.每个偶极子感受到来自所有其它偶极子的偶极相互作用,相当于一个局域电场(Lorentz场),该电场与极化强度成正比,即为βP,β为与偶极子在晶格中的位置有关的常数. 偶极子在局域场作用下极化时,其极化率随温度降低而增大,由于合作现象而出现自发极化.

Cochran于1960年提出了位移型铁电相变的晶格动力学理论,即软模理论.当接近铁电相变温度时,横光学模之一的频率ωTO趋于零,称为铁电软模.ω2TO相当于弹性恢复力的力常数,恢复力趋于零意味着晶格失稳,发生铁电相变.

拓展资料

铁电相  反铁电相变  铁电畴变  铁弹相变  电相变  铁电反铁电相变  反铁电-铁电相变  铁电-反铁电相变  反铁电-铁电相变  反luosiming变