|
Следующая версия
|
Предыдущая версия
|
lab4:классификация [2019/04/07 18:28]
root_s создано |
lab4:классификация [2019/04/07 18:43] (текущий)
root_s |
| ===== Классификация сегнетоэлектрических кристаллов по типу фазового перехода ===== | ===== Классификация сегнетоэлектрических кристаллов по типу фазового перехода ===== |
| |
| Возникновение ${\bf P}_{s} $ в сегнетоэлектрическом состоянии тесно связано со структурными изменениями кристаллической решетки при переходе через точку Кюри. По типу фазового перехода сегнетоэлектрические кристаллы можно подразделить на две группы. К первой группе относятся кристаллы, которые претерпевают переход типа\textit{ «смещения».} При таком фазовом переходе ${\bf P}_{s} $ возникает за счет смещения ионов одной подрешетки относительно другой. Типичный представитель этой группы -- титанат бария~--~BaTiO${}_{3}$. | Возникновение $\vec P_s$ в сегнетоэлектрическом состоянии тесно связано со структурными изменениями кристаллической решетки при переходе через точку Кюри. По типу фазового перехода сегнетоэлектрические кристаллы можно подразделить на две группы. К первой группе относятся кристаллы, которые претерпевают переход типа //"смещения".// При таком фазовом переходе $\vec P_s$ возникает за счет смещения ионов одной подрешетки относительно другой. Типичный представитель этой группы --- титанат бария ---BaTiO${}_{3}$. |
| |
| ~$T_{c} =393K$----$T>T_{c} $$T<393K$~$T_{c} =393K$----$T>T_{c} $$T<393K$\includegraphics*[width=3.08in, height=3.15in, keepaspectratio=false]{image17}На рис. 1 показана схема элементарной ячейки BaTiO${}_{3}$. У титаната бария в неполярной фазе (т.~е. при $T>T_{c} $\textit{, }$T_{c} =393{\rm \; }K$) ион Ti${}^{4+\ }$находится в центре кубической ячейки, ионы Ba${}^{2+}$ занимают вершины ячейки. Размер элементарной ячейки \textit{a}~=~4·10${}^{--}$${}^{8}$~см. Ионы O${}^{2--\ }$расположены в центрах граней куба, т.~е. образуют кислородный октаэдр с ионом Ti${}^{4+\ }$в центре; октаэдры соединены друг с другом вершинами, а в пустотах между ними находятся ионы Ba${}^{2+}$. | На рисунке показана схема элементарной ячейки BaTiO${}_{3}$: |
| | {{ :lab4:s01.png?400 |Структура титаната бария}} |
| | У титаната бария в неполярной фазе (т.е. при $T>T_{c} $, $T_{c} =393 K$) ион Ti${}^{4+}$ находится в центре кубической ячейки, ионы Ba${}^{2+}$ занимают вершины ячейки. Размер элементарной ячейки $a=~4·10^{-8}$ см. Ионы O${}^{2-}$ расположены в центрах граней куба, т.е. образуют кислородный октаэдр с ионом Ti${}^{4+}$ в центре; октаэдры соединены друг с другом вершинами, а в пустотах между ними находятся ионы Ba${}^{2+}$. |
| |
| Деформация структуры при фазовом переходе ниже \textit{T${}_{c\ }$}заключается в том, что ион Ti${}^{4+\ }$слегка смещается из центра кислородного октаэдра так, что кубическая ячейка становится тетрагональной с отношением осей \textit{c/a }= 1,01. Ячейка растягивается в направлении, которое называется осью\textit{ с} и укорачивается в направлении, которое называется осью\textit{ а }(рис. metricconverterProductID1, г1, \textit{г}). При смещении возникает электрический диполь и, следовательно, спонтанная поляризация. Направление спонтанной поляризации может быть параллельным любому из шести эквивалентных направлений. При дальнейшем понижении температуры до $\mathrm{\approx}$~273~K титанат бария испытывает второе фазовое превращение в ромбическую фазу, а при 193~K происходит третье фазовое превращение в ромбоэдрическую фазу. Обе эти фазы являются сегнетоэлектрическими. Со структурными искажениями при этих переходах можно ознакомиться в работе [3]. Такие фазовые переходы называются переходами\textit{ }типа\textit{ «смещения».} | Деформация структуры при фазовом переходе ниже $T_{c}$ заключается в том, что ион Ti${}^{4+}$ слегка смещается из центра кислородного октаэдра так, что кубическая ячейка становится тетрагональной с отношением осей $\frac ca = 1,01.$ Ячейка растягивается в направлении, которое называется осью $c$ и укорачивается в направлении, которое называется осью $а$ (рис. //г//). При смещении возникает электрический диполь и, следовательно, спонтанная поляризация. Направление спонтанной поляризации может быть параллельным любому из шести эквивалентных направлений. При дальнейшем понижении температуры до $\approx 273$K титанат бария испытывает второе фазовое превращение в ромбическую фазу, а при $193$K происходит третье фазовое превращение в ромбоэдрическую фазу. Обе эти фазы являются сегнетоэлектрическими. Со структурными искажениями при этих переходах можно ознакомиться в работе [3]. Такие фазовые переходы называются переходами типа "//смещения//". |
| |
| Ко второй группе относятся сегнетоэлектрики с фазовым переходом типа\textit{ «порядок -- беспорядок».} В этом случае спонтанная поляризация возникает в результате упорядочивания [[водородных связей]] в группах ионов либо самих ионных групп в элементарной ячейке кристалла. К этой группе можно отнести дигидрофосфат калия и сегнетову соль. | Ко второй группе относятся сегнетоэлектрики с фазовым переходом типа "//порядок -- беспорядок//". В этом случае спонтанная поляризация возникает в результате упорядочивания [[водородных связей]] в группах ионов либо самих ионных групп в элементарной ячейке кристалла. К этой группе можно отнести дигидрофосфат калия и сегнетову соль. |
| |