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…     

La调节Pb(Zr,Sn,Ti)O_3反铁电陶瓷的相变与电学性质

利用X射线衍射、弱场介电温度谱、强场极化强度研究了不同La含量(Pb1-xLa2x3)(Zr06Sn03Ti01)O3(000≤x≤012)(PLZSnT)陶瓷的相变与电学特性.实验发现,随La含量增大,室温下材料由铁电三方相(x=000)转变为反铁电四方相(003≤x≤009)和立方相(x=012).介电测试表明,La含量增大,反铁电→顺电相变温度降低,峰值介电常量减小.在x=006的PLZSnT三元相图中,反铁电四方相区扩大到Ti含量约为18at%,该系统反铁电陶瓷具有“窄、斜”型双电滞回线和“三电滞回线”;在高Zr、高Sn区,反铁电→顺电相变呈现弥散相变和介电频率色散特征,即反铁电极化弛豫现象.从ABO3钙钛矿结构的容忍因子(t)和反铁电相的结构特征出发,讨论了La对Pb(Zr,Sn,Ti)O3相变与电学性质的影响机理 关键词： 场诱相变 弛豫型反铁电体 介电性能 La调节Pb(Zr Sn Ti)O3     

(PbBa)(Zr,Sn,Ti)O_3反铁电/弛豫型铁电相界陶瓷的相变与介电、热释电性质

通过对(Pb087Ba01La002)(Zr06TixSn04-x)O3(004≤x≤020)固溶体的介电和偏压热释电性质的研究发现,当Ti含量004≤x≤007时,材料是反铁电四方相,而当009≤x≤020时,材料向弛豫型铁电体转化.在温度Ti含量相图中,x=009附近形成了反铁电铁电顺电三相共存点(Ttr).该点的相变温度最底;对于004≤x≤007的反铁电四方相,低温下呈现介电弛豫特征,并可被外电场诱导为亚稳铁电态,温度升高时,亚稳铁电→反铁电相变,反铁电→顺电相变引起两个热释电流峰,偏置电场下峰位和峰强均发生移动,在温度电场相图中也形成了铁电反铁电顺电三相点.从复杂化合物纳米相分离的观点和晶格动力学出发,讨论了相变与电学性能随Ti含量(x)和外电场(E)变化的物理机理. 关键词： 反铁电/弛豫型铁电相界 介电性能 偏压热释电性质 铁电-反铁电-顺电三相点     

等静压和温度诱导的PbLa(Zr,Sn,Ti)O3反铁电陶瓷相变和介电性能研究

研究了等静压和温度诱导掺镧La的Pb(Zr,Sn,Ti)O₃(PLZST)陶瓷材料的铁电反铁电相变、介电压力谱和介电温度谱,研究了温度对压致相变和介电压力谱的影响,结果发现温度使铁电反铁电相变压力降低,介电压力谱具有明显的扩散相变和频率弥散的特点;研究了等静压对介电温度谱的影响,结果表明等静压使铁电反铁电相变温度降低,反铁电顺电相变温度升高.这些现象有利于丰富和拓宽人们对温度和压力诱导的多组元弛豫型铁电体和弛豫型反铁电体扩散相变和弛豫行为的认识和理解. 关键词： 等静压和压致相变 铁电反铁电相变 介电压力谱 介电温度谱     

弛豫型铁电单晶0.67Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3-0.33PbTiO_3的拉曼散射研究

本文采用拉曼散射技术在温度从374到-196℃的范围内,研究了弛豫型铁电单晶0.67Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.33PbTiO3(PMNT)。观察了在不同温度下拉曼光谱的变化,经分析这些变化反映了该晶体经历了两个相变:第一个相变温度发生在120℃,从顺电立方相到铁电四方相的相变,780 cm-1处模式在VH偏振下的改变标志了这一相变;第二个相变温度发生在34℃,是从铁电四方相到铁电三方相的相变,软模的出现代表了这一相变。     

新当选的中国科学院学部委员介绍(Ⅲ)

姚熹——中国科学院技术科学部学部委员,电子材料与器件专家,生于1935年,江苏省武进县人.1957年,他毕业于上海交通大学电机工程系.毕业后,他先后任西安交通大学助教、讲师、副教授、教授、系主任、所长、博士生导师。 主要成绩与贡献: (1)在 1979-1983年,他在美国宾州州立大学攻读博士和博士后期间,在铁电陶瓷的基础研究方面作出了创造性的结果.他的关于双晶界面、晶粒压电共振的研究论文被该大学和美国Xerox公司授于Xerox奖.该论文的部分内容于1983年发表在美国陶瓷学报上,题目是《晶粒压电共振对铌酸锂陶瓷介电谱的影响》.该文被美国陶瓷…     

场的电效应和磁效应诱导的量子相变

Dicke模型中的量子相变近年来引起了人们很多的关注,而且在量子信息中有着非常重要的应用。Dicke模型研究N个二能级原子与单模电磁场相互作用,在电偶极近似下存在由正常相到超辐射相的二阶量子相变。本文运用自旋相干态(SCS)变分法不仅考虑了场的电效应而且考虑磁效应所引起的量子相变,理论上发现了该系统中不仅存在Dicke模型中的二级量子相变而且还出现一级量子相变。在实验上,我们可以通过测量平均光子数或原子布居数来验证此类量子相变的发生。     

应变作用下量子顺电材料EuTiO3的磁电性质

由于磁性和介电性质的强烈耦合, 量子顺电材料EuTiO₃材料的研究近来倍受人们的关注. 本文通过运用基于密度泛函理论的第一性原理计算研究了量子顺电(PE) 材料EuTiO₃的磁性和电子结构, 分析了应变对磁性和结构相变的作用, 从而探讨了该材料中可能的磁电耦合机理. 结果发现, 在无应变状态下, EuTiO₃处于顺电立方-G型反铁磁性态, 而对于c轴方向的无论张应变还是压应变, 当应变增加到一定程度时, 由于Ti 3d空轨道与周围O 2p 电子的杂化平衡被打破, EuTiO₃将相变到铁电( FE) 四方-铁磁结构, 显示了强烈的自旋-晶格耦合效应.     

Pb(Zr,Sn,Ti)O_3反铁电陶瓷场诱相变性能的改进

为了获得场诱反铁电 (AFEt)—铁电 (FER)相变临界电场Ef 小、电滞ΔE小、场致应变x适当的反铁电陶瓷 ,对Pb(Zr ,Sn ,Ti)O3 采用Ba2 置换Pb2 ,同时在四方反铁电相AFEt—三方铁电FER 相界附近调节Ti/Sn比 ,来控制FER AFEt,AFEt 顺电相 (FEC)之间的相变温度TFA,TC,最终实现了对场诱相变参量 (Ef,ΔE)和反铁电工作温区 (ΔT =TC-TFA)的优化与调节 .获得了ΔE =0 85kV/mm ,Ef=1 6kV/mm ,x =0 1% - 0 2 %可用作开关致动器的新型反铁电陶瓷 .借助于X射线衍射、介电温谱、去极化电流谱、电滞回线等手段得到了这一系统AFEt/FER相界附近的温度 Ti含量相图 .     

铁电材料中的极性拓扑结构

调控磁性材料中的自旋拓扑结构(流量闭合型、涡旋、半子(meron)、斯格明子(skyrmion)等自旋组态)可以改进材料的磁性和电磁性能,因而引起了学术界的广泛关注.最近研究表明,在尺寸效应、界面耦合及其相互作用、外延应变等作用下,铁电材料中也会出现自发的极性拓扑畴结构,同时表现出新的铁电相结构和丰富的物理性能.本文总结了铁电纳米结构、铁电薄膜和铁电超晶格中的极性拓扑畴结构类型及其形成机理,分析了这些极性拓扑结构与铁电、压电、介电、光电性能之间的关联,并分别讨论了铁电材料中极性拓扑结构的整体拓扑相变调控和单个极性拓扑结构的外场调控,最后展望了极性拓扑结构未来的可能研究方向.     

魏荣爵先生(1916-2010)

<正>魏荣爵先生,1916年9月生,湖南隆回人。1937年毕业于金陵大学物理系。1938年起,任教于重庆南开中学;1942年起,任教于重庆金陵大学理学院。1945年赴美国芝加哥大学学习,并于1947获美国芝加哥大学硕士学位;1950年获美国加利福尼亚大学博士学位,并任加利福尼亚大学研究员。1951年回国后,历任南京大学物理系主任、教授、博士生导师、声学研究所所长。1980年当选为中国科学院数学物理学部委员(现称中国科学院院士)。1998年被授予"中国科学院资深院士"。历任第三届全国人大代表,第五、六、七届全国政协委员。     

量子顺电EuTiO_3材料基态磁性的第一性原理研究

EuTiO_3是钙钛矿结构的量子顺电体,实验发现其基态具有平面各向异性G类反铁磁结构,本文运用基于密度泛函理论的第一性原理计算研究了EuTiO_3处于量子顺电相和应力作用下处于铁电四方相时可能的自旋取向和自旋交换耦合作用,分析了自旋耦合作用的路径,探讨了应力对磁性交换路径的作用,结果发现:当体系自由时,EuTiO_3具有自旋沿[110]方向平面内单轴各向异性的G类反铁磁结构,该结构下Eu离子4f电子自旋通过处于面心位置的O 2p实现自旋反铁磁性的超交换耦合,而在外加应力诱导的铁电四方结构下,由于自旋交换路径中Eu—O—Eu键角改变,Eu 4f电子自旋实现了[110]方向的铁磁交换耦合。     

PbLa(Zr,Sn,Ti)O_3反铁电陶瓷在脉冲电场下的极化与相变行为

在实际应用中,反铁电陶瓷常处于快速变化的脉冲电场下,而传统电滞回线测量时所施加的电场变化速率较慢,并不能真实反映反铁电陶瓷实际应用时的极化和相变行为.本研究建立了反铁电陶瓷脉冲电滞回线测试平台,研究了Pb_(0.94)La_(0.04)[(Zr_(0.52)Sn_(0.48))_(0.84)Ti_(0.16)]O_3反铁电陶瓷在微秒级脉冲电场下的极化和相变行为.研究结果表明,反铁电陶瓷在微秒级脉冲电场下可以发生相变,但其极化强度降低,正向相变电场变高,反向相变电场变低,从而导致其储能特性发生了显著的变化.因此,低频电滞回线并不能真实反映反铁电陶瓷在脉冲电场下的性能,脉冲电滞回线对其应用具有更重要的参考价值.     

V替代Mn对La_(0.45)Ca_(0.55)MnO_3电荷有序相及自旋玻璃态的影响

用固相反应法制备了La0.45Ca0.55Mn1-xVxO3(x=0.00,0.10)多晶样品.通过X射线衍射谱、质量磁化强度-温度曲线、电子自旋共振谱,研究了V5+替代Mn3+/Mn4+对La0.45Ca0.55MnO3电荷有序相和自旋玻璃态的影响.实验结果表明,当x=0.10时,不仅母体的电荷有序相基本破坏,而且母体在40K左右出现的自旋玻璃态也被融化.电荷有序相被破坏的主要原因是用V5+替代Mn3+/Mn4+后,增加了Mn3+与Mn4+的比例,使铁磁双交换作用优于反铁磁超交换作用;自旋玻璃态的融化是由于V替代Mn后破坏了反铁磁背景下有少量铁磁成分的自旋玻璃态的形成条件.     

声子晶体中的多重拓扑相

研究了圆环型波导依照蜂窝结构排列的声子晶体系统中的拓扑相变.利用晶格结构的点群对称性实现赝自旋,并在圆环中引入旋转气流来打破时间反演对称性.通过紧束缚近似模型计算的解析结果表明,没有引入气流时,调节几何参数,系统存在普通绝缘体和量子自旋霍尔效应绝缘体两个相;引入气流后,可以实现新的时间反演对称性破缺的量子自旋霍尔效应相,而增大气流强度,则可以实现量子反常霍尔效应相.这三个拓扑相可以通过自旋陈数来分类.通过有限元软件模拟了多个系统中边界态的传播,发现不同于量子自旋霍尔效应相,量子反常霍尔相系统的表面只支持一种自旋的边界态,并且它无需时间反演对称性保护.     

层状铁电体Ba_(1-x)Bi_(2+x)Ti_xNb_(2-x)O_9的结构相变研究

本文应用拉曼光谱方法研究了Ba1-xBi2+xTixNb2-xO9的结构相变。与x≠0的情况相比,x=0的情况BaBi2Bn2O9表现出了明确不同的拉曼光谱。前者有与Aurivillius层状铁电体家族的铁电相相似的拉曼光谱。因此认为BaBi2Nb2O9发生了铁电—非铁电相变。此外,用内模方法对层次铁电体Ba1-xBi2+xTixNb2-xO9的拉曼振动模式进行了初步的指认     

三维量子自旋玻璃理论(Ⅱ)——稳定性分析

利用我们提出的三维量子自旋玻璃理论,通过引入一个量子的Goldbart去耦方案,将三维量子自旋玻璃的稳定性Hessian矩阵的本征值问题转化为类伊辛自旋玻璃的相应问题,并求出了所有的本征值。通过分析最小本征值,获得了Almeida-Thouless(AT)下临界线和Gabay-Toulouse(GT)上临界线所满足的方程。最后,数值研究了不同自旋的AT不稳定性并讨论了我们的理论与热场动力学方法、集团展开方法的联系。     

Pb(Zr,Sn,Ti)O3反铁电陶瓷的低温相变扩散与极化弛豫

用弱场介电温谱、热释电流谱、强场电滞回线和变温X射线衍射谱研究了微量La掺杂Pb(Zr,Sn,Ti)O₃(PZST)反铁电(AFEt)陶瓷在-100—180℃温区内的结构与电学特性.弱场介电温谱显示,AFEt陶瓷在低温段(-100—50℃)呈现介电频率弥散(0.1—100kHz)和扩散型相变的特征,而变温X射线衍射谱却表明材料在这一温区内保持四方相结构;低温下经强场作用后,AFEt被诱导为亚稳三方铁电态,介电频率弥散消失.基于多元复杂化合物的组分起伏理论,讨论了PZST AFEt陶瓷 关键词： Pb(Zr Sn 3反铁电陶瓷')" href="#">Ti)O₃反铁电陶瓷 反铁电弛豫 相变 变温X射线衍射     

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.     

自旋-1/2量子罗盘链的量子相与相变

基于矩阵乘积态表述的无限时间演化块算法,研究了具有x,y,z三个自旋方向的轨道自由度和轨道序竞争的量子罗盘自旋链模型.为了刻画该模型的量子相和相变,计算了基态能量、局域序参量、弦关联序参量、临界指数、冯诺依曼熵、有限纠缠标度和中心荷.结果表明:该量子基态相图由条纹反铁磁相、反铁磁相、单调奇数Haldane相和振荡奇数Haldane相构成.从条纹反铁磁相到反铁磁相,以及从单调奇数Haldane相到振荡奇数Haldane相发生了非连续相变;从振荡奇数Haldane相到条纹反铁磁相,以及从反铁磁相到单调奇数Haldane相发生了连续相变;连续相变线和非连续相变线的交点是多临界点.此外,连续相变点处的临界指数β=1/8和中心荷c=1/2表明连续相变的普适类属于Ising类.由此揭示了该模型量子基态相图的本性,对今后研究更高自旋以及更为复杂轨道序竞争的量子罗盘链模型的量子相与相变具有一定借鉴与参考意义.