Физическая энциклопедия Том 4 - Порохов А.М.
Скачать (прямая ссылка):
Влияине виешиего электрического поля на доменную структуру. В С. доменные стенки могут смещаться под действием электрич. поля, причём объём домеиов, поляризованных по полю, увеличивается за счёт доменов, поляризованных против поля. Возможно также и зарождение новых доменов, поляризация в к-рых ориентирована вдоль Е. В реальных кристаллах домеииые стенки обычно закреплены на дефектах и неоднородностях, т. е., для того чтобы перейти из одного положения в другое, доменной стейке нужно преодолеть эиергетич. барьеры. В сильных электрич. полях эти барьеры сглаживаются и стенка может перемещаться по образцу относительно быстро. Возможно и перемещение стеи-ки в слабых полях за счёт термоактивац. преодоления барьера, это перемещение может быть очень медленным. Энергетич. барьеры для перемещения стенки существуют и в бездефектных кристаллах благодаря дискретности атомной структуры, аналогично т. н. барьеру Пайерлса для перемещения дислокаций.
Перестройка доменной структуры С. под действием поля Б определяет характер зависимости 3*(Я) (рис. 2), имеющей вид петли гистерезиса (в переменном электрич. поле параметры петли существенно зависят от частоты изменения поля). В сильном поле кристалл стано-
Рис. 2. Зависимость поляризации сегнетоэлентриков от электрического поля в полярной фазе; Ec — коэрцитивное поле, *?ост — остаточная поляризация, д>с — спонтанная поляризация.
-EJ ^»ст j і : L
J *?
Экспериментально даже в наиб, совершенных кристаллах собств. С. наблюдается «сглаживание» аномалии е вблизи Tk (рис. 1), величина б в точке перехода 2-го рода может служить мерой совершенства кристалла, поскольку в идеальном кристалле е —»• оо при T-* Тк.
Рис. S. Вид петли гистерезиса сегнетоэлентриков при наличии внутреннего «смещающего ПОЛЯ».
вится однодоменным, при последующем уменьшении поля до 0 поляризация остаётся отличной от 0 {^ост) и обращается в О только при приложении достаточно большого поля противоположного знака (коэрцитивное поле Ec). Величина спонтанной поляризации может быть определена по петле гистерезиса лииейиой экстраполяцией зависимости <?{Е) к значенню E — 0. Характерно, что хотя для бездефектных кристаллов Ec должно обращаться в О (абсолютно «свободное» движение доменных стенок), практически оно остаётся конечным даже для весьма больших периодов изменения поля.
Изменение поляризации кристалла под действием электрич. поля, связанное со смещением доменных стенок, обусловливает большую величину «доменного вклада» в величину диэлектрич. проницаемости е многодоменного С. Т. о., в С. величина е зависит от напряжённости поля. Все моно доме иные С. в полярной фазе — пьезоэлектрики, причём пьезоэлектрич. константы, связывающие деформацию кристалла с электрич. полем, аномально велики из-за больших е (см. Пьезоэлектрические материалы). Пироэлектрич, постоянные С. также велики благодаря сильной зависимости от T вблизи Тк.
Роль дефектов. Наличие в кристалле дефектов существенно влияет не только на динамику доменных стеиок и процессы переполяризации, но и на температурные зависимости разл. физ. величин вблизи Тк. Это вызывает расхождение эксперим. данных с предсказаниями теории Ландау. Особенно сильным является влияние т. н. дефектов типа «случайное поле» в собств. С. Это дефекты, обладающие дипольным моментом в неполярной фазе. Если ввести такие дефекты так, чтобы направления их дипольных моментов были одинаковыми (иапр., при легировании тригли-циисульфата L-a-aланином), то даже при E = О кристалл становится полярным во всём интервале темп-р.
Приближённо влияние таких дефектов на свойства кристалла можно описать как наличие нек-рого внутреннего «смещающего поля». С. с дефектами, образующими «смещающее поле», важны для приложений, поскольку они устойчиво монодоменны и обладают поэтому стабильными характеристиками (напр., пиро- и пьезо-коэф.). Внутреннее «смещающее поле» (как и внешнее) приводит к сглаживанию аномалий физ. параметров в области T ~ Tk («размытие» фазового перехода), поскольку индуцирует электрич. поляризацию и в неполярной фазе. При наличии «смещающего поля» вид зависимости &(Е) изменяется (рис. 3). Величина этого поля может быть определена по смещению петли гистерезиса вдоль оси Е. При наличии в кристалле t хаотически распределённых и хаотически ориентированных дипольных дефектов «смещающее поле» не возникает; для этого случая характерно размытие скачков и . аномалий термодинамич. величии в области фазового перехода.
В нек-рых твёрдых растворах, напр. В а (Ti, Zr) O31 наблюдаются «размытые сегнетоэлектрич. переходы», когда в температурной зависимости е есть широкий максимум. Его положение зависит от частоты переменного поля E, смещаясь в область низких темп-p при понижении частоты.
Сегнетоэлектрикн с несоразмерной фазой. В нек-рых С. исчезновение спонтанной поляризации при нагревании объясняется изменением знака поверхностной энергии доменной стенки. В результате в кристалле спонтанно возникают др. доменные стенки, понижающие энергию системы. Параметры возникающей доменной структуры (в частности, размеры доменов) определяются взаимодействием стенок и являются характеристиками вещества (а не образца, как в случае обычных С.). Образующаяся многодоменная фаза наз. несоразмерной, поскольку период «решётки» доменных стенок сильно зависит от внеш, условий и не связан с периодом «основной» крнсталлич. решётки (см. Несоразмерная структура).
