铁电体的介电常数

比较了电介质物理学和铁电物理学对介电常数定义的差异.这种差异导致了解释实验结果方面相反的结论:铁电体物理学能够很好地解释极化强度增大导致介电常数减小的实验结果和外加直流电场下铁电体的介电可调行为,而电介质物理学得到的却是相反的结论.其原因是铁电材料介电常数在顺电相仅来源于横光学模的贡献,在铁电相来源于横光学模和偶极子极化,且偶极子极化会引起损耗.数学推导证实弛豫铁电行为的成份分布不是高斯分布函数.     

强电场作用下反铁电锆钛酸铅的介电行为研究

采用电滞回线方法和偏置直流电场中叠加小交变电场方法研究了锆钛酸铅反铁电陶瓷材料在强电场作用下的介电行为.测量结果显示，锆钛酸铅反铁电材料的介电常数随外加电场强度呈非线性变化，在反铁电 铁电转变的电场区间形成介电峰.表征极化强度随电场强度变化率的微分介电常数εd峰值出现在反铁电 铁电转换电场强度处，最高达到41000.随着偏置电场增加反铁电向铁电体转变过程中，小信号介电常数εc减小；在电场降低铁电回复成反铁电过程中，小信号介电常数εc增大，小信号介电常数εc峰先于微分介电常数εd峰出现.根据电场作用下反铁电 关键词： 锆钛酸铅反铁电陶瓷 介电行为 强电场条件     

直流偏置电场下BaTiO３基陶瓷介电常数非线性机理的研究

采用传统固相法制备了Ba_0.6Sr_0.4TiO_３(BST)和BaZr< sub>xTi_１-xO_３(x=0.25，0.3，0.35，0.4)（ＢＺＴ）陶瓷 ，并对其在直流偏置电场下的介电常数非线性行为进行了系统、详细的研究.结果表明，基 于Devonshire的宏观相变理论(phenomenological theory)提出的公式ε_r(app) ε_r(0)=1［1+αε^{３_{r(0)E２ ］1/3和ε(E)=ε1－ε2E2+ε3E4，均可定量地解释BST体系顺电相的介电常数非线性行为，其中εr (app)表示材料在电场下的介电常数，εr(0)表示不加电场即静态下材料 的介电常数，α是非谐性因子，E表示电场强度，ε(E)表示材料在电场下的介电常数，ε１，ε２，ε３分别表示线性、非线性和高阶介电常数. 而对于处于铁电相和居里温度附近的BST体系，则需要考虑铁电畴对介电常数非线性的贡献 ，这种贡献随着外加直流偏置电场强度的增大逐步减小.对于弛豫铁电体BZT体系，即使处于 顺电相，也必须考虑由极性微区的冻结与合并引起的介电常数的下降，极性微区对介电常数 非线性的贡献随着电场强度和温度的上升而有所下降. 关键词： BST x}Ti_１-xO_３')" href="#">BaZr_xTi_１-xO_３ 可调性 介电 常数非线性 直流偏置电场}     

由BaTiO3晶体结构相变时的介电特性研究其电场作用下的偶极子偏转路径

在不同频率和偏置电场下测量了BaTiO3晶体从三方相到正交相再到四方相相变过程中的介电温谱.基于BaTiO3晶体在电场作用下的偶极子偏转假设和介电特性实验结果,提出BaTiO3各结构相在电场作用下的偶极子偏转路径可以由其相邻相的介电常数随温度的变化特性表现出来.推断出各结构相的偶极子偏转路径,以及偏置电场对偶极子偏转路径的影响.     

铁电相变中极化与介电性的随机场效应

基于随机场Ising模型描述的有序无序相变中偶极子在电场作用下的反转运动, 研究了有序无序相变过程中电场与极化强度的关系. 认为tanh(x) 的函数关系与位移型二阶铁电相变极化强度随电场变化的实验结果完全相同. 由此得出基本结论: 偶极子的集体转向造成了极化强度的增大并等同于内电场的增加. 通过区分光学模和偶极子对介电隔离率的贡献, 考虑偶极子极化对介电常数复数形式的频率色散关系, 发现从高斯分布的居里温度可以导出二阶铁电相变过程中介电常数与温度和频率的色散关系. 关键词： 铁电相变 极化强度 随机场     

核壳结构对弛豫铁电体介电行为的影响

介电弥散和介电隔离率的温度非线性关系是弛豫铁电体的主要特征. 通过对掺杂成分以线性梯度递减的核壳结构进行热力学函数分析, 认为核壳结构能够在低温区保持较高的介电常数, 但不能导致介电隔离率与温度的非线性关系. 通过对不同浓度掺杂的铁电体扩散相变的比较, 认为掺杂浓度会影响晶粒掺杂成分的不均匀性, 在较宽的分布条件下会导致介电隔离率与温度的非线性关系. 因而在介电常数的峰值温度区域, 顺电相与铁电相的晶粒共存. 温度变化会影响两相比例及铁电畴的变化, 从而导致弛豫铁电体的介电弥散性. 核壳结构会增大介电弥散性. 铁电陶瓷的掺杂物种类、掺杂物浓度和烧结温度均会影响核壳结构的成分不均匀性和介电弥散性.     

铁电材料中电场对唯象系数和电卡强度的影响

由于电场强度能够影响铁电材料的极化强度和介电常数,因此唯象系数a0是电场强度的隐函数.在铁电相区域,唯象系数a0由铁电极化强度和介电常数倒数确定,是电场的非线性函数.在顺电相区域,唯象系数a0由介电常数倒数确定,也是电场的非线性函数.本文研究了铁电共聚物、铁电三聚物和钛酸锶钡钙陶瓷的唯象系数与电场的关系,发现唯象系数随电场的增加而增加,最大约1倍.电卡强度被用来表征电卡材料在电场作用下的电卡效应强弱,通过研究电卡强度可以发现高效率的电卡材料.本文通过热力学理论,得到了电卡强度的解析表达式,发现唯象系数、相变温度、极化强度、比热以及相变温度处的介电常数峰值,对电卡强度具有明显的影响.该表达式适用于一级相变材料、二级相变材料、以及弛豫型铁电体.     

石墨烯包裹纳米线体系的等价参数以及法诺共振的计算与讨论

文章基于Mie全波散射理论,建立了石墨烯包裹介电纳米线平行排布在介质中的复合结构的有效介质理论.在长波极限下,我们得到了石墨烯包裹介电(GCD)纳米线结构的等价(EQ)介电常数和磁导率.通过分析比较远场散射谱,我们发现相同尺寸的等价电磁结构可以和原复合结构进行有效的拟合;此外,由于介电颗粒及石墨烯参数的可调性,我们得到了该复合体系可调的隐身及共振散射.进一步研究发现,该复合体系还可以实现可调的法诺共振.     

由BaTiO3晶体结构相变时的介电特性研究其电场作用下的偶极子偏转路径

在不同频率和偏置电场下测量了BaTiO₃晶体从三方相到正交相再到四方相相变过程中的介电温谱.基于BaTiO₃晶体在电场作用下的偶极子偏转假设和介电特性实验结果,提出BaTiO₃各结构相在电场作用下的偶极子偏转路径可以由其相邻相的介电常数随温度的变化特性表现出来.推断出各结构相的偶极子偏转路径,以及偏置电场对偶极子偏转路径的影响. 关键词： 3晶体')" href="#">BaTiO₃晶体 介电特性 结构相变 偶极子偏转路径     

钛酸钡基施主掺杂弛豫铁电体介电弥散的唯象分析

弛豫铁电体铁电相变的介电弛豫性涉及外来离子掺杂或原有离子的有序排列, 需要深入理解和有效统一的表征. 针对高浓度施主掺杂在晶粒中产生金属离子缺位, 降低居里温度并引起钛酸钡基铁电材料扩散相变的现象, 分析了高斯型的杂质分布、居里温度分布和金属离子缺位分布的等效对应关系, 得出了在介电常数峰值温区金属离子缺位浓度随温度降低而作用增大的结论, 认为金属离子缺位引起的单极电荷在电场作用下的跳跃运动有可能引起介电弥散和介电损耗. 提出了用‘弛豫度’表征铁电弛豫程度.     

反相微乳液法制备尺寸可调的高荧光碳量子点(英文)

在反相微乳液体系中,以抗坏血酸作为碳源制备具有高强度荧光的碳量子点。实验中通过调整水和表面活性剂的量比实现对碳量子点尺寸大小的控制,利用十六烷基胺修饰碳量子点。当激发波长为360 nm时,碳量子点的量子产率最高为47%。当水和表面活性剂的量比从20增加到50时,碳量子点的尺寸也随之而增大。     

基于硅柱-磁性液体体系的光子晶体的可调谐负折射特性研究

本文研究了硅柱在MnFe₂O₄磁性液体背景中排列成六边形结构的二维光子晶体的可调谐负折射特性. 利用平面波展开法和时域有限差分法理论研究了硅柱-磁性液体体系二维光子晶体的带隙结构、等频曲线和负折射现象随外磁场强度的变化关系. 模拟结果表明, 硅柱-磁性液体体系二维光子晶体工作在TE模式时, 其负折射特性可由外磁场调节. 在固定背景溶液的磁性颗粒体积分数和入射光频率时, 所研究的折射光束的偏转角和光子晶体的负折射率绝对值随外磁场的增大而增大, 而在固定背景溶液的磁性颗粒体积分数和外磁场强度时, 负折射角和负折射率的绝对值随入射光归一化频率增大而减小. 固定外场强度和入射光频率时, 所研究结构的负折射特性随背景溶液的磁性颗粒体积分数增大而变弱.     

Diode-pumped, All-solid-state Cr: LiSGaF Laser

A compact and efficient CW Cr: LiSGaF laser pumped by two 670 nm laser diodes was reported. Average power as high as 125 mW was generated with a absorbed pump power of 800 mW. The slope efficiency was 17.2%, and the threshold was 72 mW. The tunability of the laser in detail was investigated and a tuning range of 100 nm from 790 to 890 nm was obtained.     

一种基于旋转调谐的超材料

数值仿真研究了一种可调谐的双开口谐振环(DSRR)超材料.在平行入射的电磁波激励下,这种DSRR单元可以在不同的频段分别表现出磁谐振和电谐振.当外加电场E与DSRR的双开口平行时,DSRR受激励得到的磁谐振和电谐振强度最大.随着DSRR超材料沿外加磁场H方向顺时针旋转,其磁谐振和电谐振频率基本保持不变,但谐振强度均发生显著下降,同时对应透射相位的突变也逐渐降低.提出的超材料调谐方法只需要简单地旋转材料,而不需要改变原有超材料单元的结构或者增加额外的激励场,极大地简化了可调谐超材料的制备及应用,在电磁开关、相位调制等方面具有潜在的应用.同时,这种简单的方法有希望应用于更高频段的超材料调谐,可以有效地拓展太赫兹频段和光频段超材料的实际应用.     

Tunable broadband metamaterial absorber consisting of ferrite slabs and a copper wire

A tunable broadband metamaterial absorber is demonstrated at microwave frequencies in this paper.The metamaterial absorber is composed of ferrite slabs with large resonance beamwidths and a copper wire.The theoretical analysis for the effective media parameters is presented to show the mechanism for achieving the perfect absorptivity characteristic.The numerical results of transmission,reflectance,and absorptivity indicate that the metamaterial absorber exhibits a near perfect impedance-match to free space and a high absorptivity of 98.2% for one layer and 99.97% for two layers at 9.9 GHz.The bandwidth with the absorptivity above 90% is about 2.3 GHz.Moreover,the absorption band can be shifted linearly in a wide frequency range by adjusting the magnetic bias.This metamaterial absorber opens a way to prepare perfectly matched layers for engineering applications.     

高调谐BST薄膜制备及介电性能研究

用改进的溶胶凝胶(sol-gel)法逐层制备钛酸锶钡(Ba_0.6Sr_0.4TiO₃, BST)薄膜,研究中间热处理(preheating,PT)对薄膜结构及介电性能的影响.X射线衍射(XRD)表明,BST薄膜主要沿(110)方向生长,对应立方钙钛矿结构,PT使晶化增强.X射线光电子能谱(XPS)表明,PT促使表面非钙钛矿结构向钙钛矿结构转变.原子力显微镜(AFM)和介电性能测试表明,随着PT频次的增加,薄膜形貌改善,表面粗糙度降低,介电调谐 关键词： 中间热处理 高调谐 溶胶凝胶法 钛酸锶钡     

Diode-pumped, All-solid-state Cr:LiSGaF Laser

A compact and efficient CW Cr: LiSGaF laser pumped by two 670 nm laser diodes was reported. Average power as high as 125 mW was generated with a absorbed pump power of 800 mW. The slope efficiency was 17.2%, and the threshold was 72 mW. The tunability of the laser in detail was investigated and a tuning range of 100 nm from 790 to 890 nm was obtained.     

Effect of growth defects on microwave properties in epitaxial Ba0.5Sr0.5TiO3 thin films grown on (001) MgO by pulsed laser deposition

Ba_0.5Sr_0.5TiO₃ (BSTO) films have been grown heteroepitaxially on (001) MgO substrates by pulsed laser deposition (PLD) to fabricate microwave phase shifters for the wide frequency range 45 MHz–50 GHz. Both as-grown and ex situ annealed films have a cube on cube epitaxial relationship with ?100?BSTO//?100?MgO. Threading dislocations are the dominant defects, mostly with Burgers vectors b = ?101?. Growth at 10^?1 mbar oxygen pressure, compared to 10^?4 mbar, resulted in significantly better properties. Ex situ annealing of the film grown at 0.1 mbar resulted in a reduction of 40% in threading dislocation density and a 40% increase in dielectric tunability.     

一款基于多物理场调控的超宽带线-圆极化转换器

为了在微波波段实现可调谐的线-圆极化转换器的设计,结合固态等离子体与二氧化钒设计了一种基于多物理场调控的超宽带线-圆极化转换器,通过改变固态等离子体谐振单元激励状态和人为改变外部温度(T)来实现对该线-圆极化转换器工作频段的调控.采用了全波仿真的方法对该极化转换器的极化转换率曲线、反射相位曲线、轴比曲线、表面电流图进行了计算,并讨论了参数r_1与r_3对轴比的影响.仿真结果表明,当固态等离子体区域均未激励且T68℃时,3 dB轴比频带为14.3—29.7 GHz,相对带宽为70%;当固态等离子体区域均被激励且T68℃时,3 dB轴比频带为14.4—23.4 GHz与28.6—35.9 GHz,相对带宽分别为47.61%和22.64%;当固态等离子体区域未激励且T≥68℃时,3 dB轴比频带为8.4—11.2 GHz与18.7—29.5 GHz,相对带宽分别为28.57%与44.81%.通过改变固态等离子体的激励状态和外部温度,实现了该超宽带线-圆极化转换器工作带宽向高频和低频区域的移动.     

Diagnostics of density fluctuations by enhanced scattering with frequency-tunable microwave sources

The enhanced scattering diagnostics method based on the scattering of microwaves close to the upper hybrid resonance in the plasma has a high sensitivity and spatial resolution and makes it possible to observe the plasma density fluctuations with characteristic scale-lengths much smaller than the wavelength of the probing radiation in vacuum. Good spatial resolution for spatial positioning of the scattering volume by fast tuning of the source frequency ±5% around the reference frequency in the range 100–300 GHz at high power makes this diagnostic method particularly suitable for fluctuation and high energy particle measurements in tokamak plasmas with relatively flat density and temperature profiles.