钛酸钡纳米颗粒铁电性临界尺寸的理论分析

从铁电体的Eular-Lagrange方程出发, 取贝塞尔方程级数解的形式, 得到了钛酸钡陶瓷颗粒的总极化强度表达式, 分析了各系数对总极化强度的影响. 根据总极化强度表达式, 采用MATLAB软件对尺寸在100 nm以下的钛酸钡纳米颗粒的铁电性进行了仿真分析. 结合实际数据探讨了尺寸效应对陶瓷颗粒铁电性的影响, 获得了与实验数据相符的数值解和极小值, 从而预测了钛酸钡纳米颗粒铁电性存在的临界尺寸为6 nm.     

铁电体中偶极子的滞后对剩余极化的影响

铁电体的剩余极化强度随温度降低而下降的特性引起了人们对铁电体存储数据失效的担心.运用铁电体的唯象理论和偶极子对交变电场的响应,提出了在电滞回线测量中偶极子的滞后冷冻效应模型,对极化的低温退化现象做了合理解释:温度下降导致吉布斯自由能势垒增大,致使偶极子对交变电场的响应时间延长.引入响应的滞后因子发现,极化强度随温度降低会出现峰值,在低温下降直至为零,可用偶极子的滞后与冻结效应描述.详细研究结果表明:因材料组份变化导致热力学参量的变化是重要因素:铁电-顺电相变中软模系数的增大会导致剩余极化峰移向高温;铁电性的增强,温度极化系数的增大和耐压强度或饱和电场的增强均会抑制滞后效应,从而使低温滞后效应移向低温.运用导出的公式数值模拟Ba Ti O_3/Bi Sc O_3复合陶瓷剩余极化强度的实验结果发现,Bi Sc O3含量的增加,使居里温度略有减小,但导致了软模系数较大幅度的增加,其结果是使偶极子的滞后效应发生在较高的温度.软模系数与铁电体的极化特性、铁电性、介电性和力学性均密切相关.研究结论表明:在低温下铁电体的铁电性没有失效,偶极子的低温冻结效应更有利于铁电体长久地保存数据.     

核磁共振在铁电相变研究中的应用

一、引 言 实验表明,有些晶体当温度降低到某一临界温度Tc以下时会出现自发极化,而且自发极化强度的方向可以因施加电场而反向.晶体的这种性质称为铁电性.由非铁电晶体转变为铁电晶体的温度称为该晶体的铁电居里温度.有些晶体有上、下两个居里温度,在这两个温度之间,它具有铁电性,而在其他温度下则没有铁电性.1921年实验上第一个发现的铁电体罗息盐(酒石酸钾钠)就属于这种情形.因为铁电性的出现或消失总伴随着晶体结构的改变,所以它是一个相变过程,称为铁电相变. 由于很多铁电体都有重要的技术上的用途(例如作为压电材料、非线性光学材料),…     

铁电材料与铁电物理的进展

自从1920年发现了酒石酸钾钠(罗息盐)的铁电性以来,迄今巳发现了超过一千种铁电体,其中一些已经对经济和技术的发展起到积极的作用[1].铁电体具有自发极化,而且在外加应力、电场(电磁波)或温度改变时,其自发极化大小也相应地变化,因此铁电体可以表现出具有力、声、光、热、电等交互响应的物理效应,从而成为高技术领域中制造多功能器件以及敏感元件的理想材料之一. 从铁电体研究的发展历程看,铁电体研究的特点有:(1)基础研究与固体物理发展密切相关.例如,铁电体相转变理论的研究正是从推广朗道的现代相变理论开始的,现今的重整化群理论也用来…     

xPMnS-(1－x)PZN陶瓷的相变特性研究

研究了xPMnS-(1-x)PZN 四元系压电陶瓷的相变特征，分析了组成变化对材料相变特性的影响.结果表明，xPMnS-(1-x)PZN陶瓷具有弥散性相变特点，在相变过程中存在明显的介电热滞.电子结构计算结果表明，弥散相变的原因是由于不同B位原子与周围氧原子成键强度不同所致.当x值较大(或较小)时具有弛豫铁电体特征，相变弥散性较强；当组成位于x=0.4附近时具有正常-弛豫铁电体特征，相变的弥散性较弱. 关键词： xPMnS-(1－x)PZN 弥散相变 介电热滞     

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.     

热释电效应的几种应用

晶体的32种对称类型中有21种没有对称中心,而在具有压电性的20种无对称中心的点群中,有10种点群的晶体具有热释电效应.这类晶体存在固有的自发极化,当晶体的温度变化时,自发极化强度也随之改变,与极化强度方向垂直的晶体表面产生过剩的热释电电荷.最早观察到热释电现象的矿石是电气石.十九世纪初发现罗息盐(酒石酸钾钠)的热释电性,以后又陆续发现很多晶体具有热释电性能.目前常用的红外探测器材料有硫酸三甘肽(TGS)、钽酸锂、铌酸锶钡以及钛酸铅陶瓷等.实用的热释电材料都是铁电体,它们的极化强度能随外加电场而反转.二十世纪三十年代有人…     

非化学计量和掺杂对(Na_(1/2)Bi_(1/2))_(0.92)Ba_(0.08)TiO_3陶瓷电性能的影响

研究了非化学计量和掺杂对无铅压电陶瓷 (Na1 2 Bi1 2 ) 0 .92 Ba0 .0 8TiO3的压电性能及去极化温度的影响 .研究发现A位非化学计量可以提高陶瓷的压电性能 ;B位掺杂对材料电学性能的影响规律类似于Pb(Ti,Zr)O3系压电陶瓷的相关规律 ;由于非化学计量和掺杂会影响到A位离子对B位离子与氧离子形成的BO6 八面体的耦合作用 ,影响到畴的稳定性 ,从而影响到 (Na1 2 Bi1 2 ) 0 .92 Ba0 .0 8TiO3陶瓷的去极化温度 ;所研究的陶瓷样品的去极化温度越低 ,压电系数越高 .     

实像实物虚像虚物

几何光学中,像、物、实像、实物、虚像、虚物这些概念,学生往往难以把握.如果对这些概念,下一个简单明了的定义,并配一些恰当的例子,把这些定义在例子中应用一下,学生就容易理解、容易掌握了.1 像与物     

钙钛矿反铁电氧化物的研究进展

反铁电材料,因其电场诱导的反铁电–铁电相变行为,而在当代电子技术中有着潜在的应用价值。然而,自然界中存在的反铁电材料是相当稀缺的,人们对它的认识与理解有限,其亚晶格极化、有序结构、局域结构及其对性能的影响依然是目前学术争辩的热点话题。为应对全球日益剧增的大气污染状况和人类健康所面临的潜在威胁,"环境友好"的无铅材料已然成为近些年来全球科学家与工程师们关注的焦点。本文介绍了"反铁电"的概念、定义、结构与电学性质特点以及反铁电体的应用。综述了自1951年"反铁电"概念被提出以来,人们在钙钛矿结构中陆续发现的反铁电氧化物及其晶体结构和电学性质的研究进展,从晶格动力学角度对钙钛矿氧化物反铁电性起源问题做了评论。期望通过微观结构设计的角度为无铅反铁电材料的开发提供新的思路。     

Sr2RuO4的热电势

Sr2RuO4是第一个无CuO面的层状强关联氧化物超导体.测量了9至260K温度范围内Sr2RuO4的热电势,观测到在此温度范围内其热电势为正值.用两种载流子模型对实验数据进行了拟合,并且与Hall系数的实验结果进行了比较,发现低温下两种载流子对热电势和Hall系数的贡献比较类似,但在高温区空穴对热电势的贡献很大而相应地对Hall系数的贡献不占主要地位. 关键词： Sr2RuO4 热电势     

铁电晶体铌酸钾

1949年,美国贝尔实验室的B.T.Mat-thias首次报道铌酸钾(KNbO3,以下简称KN)是一种铁电体[1].当时正值铁电物理学兴起之时,已发现罗息盐、磷酸二氢钾、钛酸钡等几种晶体具有铁电性.Matthias根据KN与钛酸钡在晶体结构上的相似性,推断KN也应具有铁电性.为了证实这一点,他试图按1877年法国人Joly报道的方法,用CaF2作助熔剂来生长KN[2],但重复多次未成功.后来他改用熔点较低的钾盐(KF,KCl)作助熔剂,得到了边长为1-2mm的透明多畴立方晶体.用这些小晶体作介电性质测量,Matthias观察到了铁电居里转变点,证实了他的推测.这一发现推动了KN晶…     

欧洲第五届铁电性会议(EMF-5)简讯

作者参加了 1983年 9月 26日至 30日在西班牙马拉加举行的欧洲第丑届铁电性会议(简称EMF-5),现就几个方面扼要介绍该会议的情况. 1.铁电相变:铁电体的相变历来都是铁电物理研究的重点之一.这次会议在相变方面的中心议题是无公度(INC)相变.无公度相变早几年已在NaNO_2,SC(NH_2)_2,K_2SeO_4,Rb_2ZnCl_4,Cs_2CoCi_4,[N(CH_3)_4])_2ZnCl_4。等少数铁电体中发现.这种相变不能直接用朗道的相变理论来处理.无公度相晶格中的平移对称性受到破坏,表现为具有周期性调制的晶格.它往往出现在顺电相与铁电相之间,或铁电相与反铁电相之间,温度…     

一种测量热电材料塞贝克系数的新方法

本文提出了一种新颖、可靠的测量微纳米尺度热电转换材料塞贝克系数的2ω自加热法.给被测样品通一频率为ω的交变电流,焦耳效应会在样品上产生一个频率为2ω的温度振荡.对于热电材料,由于塞贝克效应,将会产生频率为2ω的塞贝克电压.获取2ω电压信号,同时理论求解得到2ω的温度振荡量,将可得到被测热电材料的塞贝克系数.通过直径为2...     

铁电体介电常数和热电系数的测量

自从1920年观察到罗息盐(NaKC4H4O6·4H2O)的电滞回线以来[1],已经发现数以百计的铁电材料.最近几年还不断观察到许多材料具有铁电性质,并在不少的领域得到应用.例如,用作热电红外探测器、电光调制晶体、全息存贮和光纤通讯材料等.当作为红外探测器材料时,需要测量铁电晶体的介电、热电和热学性能,因用于不同频段的探测器的材料优值因子都与这些量有关,所以精确测量铁电体的介电、热电性能也是深入研究热电红外探测器的必要手段之一. 一、电滞回线显示1.照相记录 图1表示测量电滞回线的电滞电桥原理图[2,3]。Cx表示待测的铁电晶体做成的…     

铁电体低频电滞回线的测量

一、引 言 电滞回线是铁电体的主要特征之一,电滞回线的测量是检验铁电体的一种主要手段,常见的电滞回线如图1所示.通过电滞回线的测量,可测定铁电体的剩余极化强度Pr和矫顽场强Ec,对材料的研制和应用都有很大的意义. 测量电滞回线的基本电路是Sawyer-Tower回路,近年来测量频率已由50Hz向低频方面发展,其原因是铁电体的电滞回线与温度有密切关系.在50Hz的频率测量时,由于介电损耗而使试样发热,因此,测量结果不能反映真实的温度关系.尤其重要的是,就所测电滞回线来说,50Hz的频率太高,既不能测量铁电体的起始回线,也无法用函数记录仪记录.…     

掺Mn,Nb和Ce量对PbTiO_3陶瓷系列的介电、热电性能的影响

PbTiO3是钙钛矿型铁电体,采用一般方法烧结的纯PbTiO3陶瓷,因样品通过居里温度Tc≈500℃冷却时,由于晶轴方向的热膨胀系数差异较大,使晶界产生较大的应力,导致样品自行粉碎或使各种性能变坏.因而,在铅系压电陶瓷材料中常掺入微量Mn,Nb和Ce等元素,使材料的压电性能得到改善,这是达到实用化的一种比较普遍的方法. 我们对(xPbTiO3 yPbCeO3 zPbNb2O6) mMnO2(0≤y≤0.05,0≤z≤0.0 8,x y z=1.00,0≤m≤ 0.015)系列陶瓷,研究了不同掺杂量对材料的介电和热电性能的影响,以便按照实用要求决定最佳Mn,Nb和Ce的添加量. 材料为xPbTiO3 yPbC…     

数学量子位与物理量子位的差别

本文讨论了量子位概念的数学定义和物理实现,指出了两者之间的差别.我们发现,量子信息研究中采用的量子位概念是数学的,不是物理的,而物理的量子位在应用中存在本质性的概念问题,包括无法读写,需要无穷大的精度,与经典熵的定义矛盾,等等.     

聚对苯撑/LiNi0.5Fe2O4纳米复合热电材料的制备及其性能研究

本文以流变相反应法原位合成了聚对苯撑/LiNi_0.5Fe₂O₄纳米复合热电材料,并对其热电性能进行表征,研究了放电等离子烧结时保温时间对其热电性能的影响.结果发现,复合材料铁氧体颗粒粒径为100---300nm,其外部被一层聚对苯撑膜包覆.电子在Fe²⁺和Fe³⁺之间的跳跃机理在铁氧体电导中占主导作用,因此聚对苯撑/LiNi_0.5Fe₂O₄复合材料具有n型导电特性.随着保温时间增加,复合材料电导率基本不变,但热导率逐渐增大且Seebeck系数逐渐减小,导致热电优值系数降低.由于结合了有机物高电导率和低热导率以及无机材料高赛贝克系数的优点,所制备的复合材料热电性能较单一材料有较大提高.     

杆与质点碰撞中的角动量守恒问题

关于质点与不固定的刚性杆在水平面内碰撞之类的题目,是大学力学中灵活应用角动量守恒定律、活跃学生思维的有趣而典型的例子,被许多力学教材和习题集引用.人们对该类题目的多种解法以及容易出现的问题曾进行过不少讨论[1～3],但是关于质点组对质心的角动量和对某种与质心相关的参考点的角动量的关系以及应用,并没有引起人们的注意.如果将这个关系明确化,不仅可以简化解题思路和方法,而且概念清楚,不容易出现错误.