lab4:классификация

Возникновение Ps 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 Ps возникает за счет смещения ионов одной подрешетки относительно другой. Типичный представитель этой группы — титанат бария —BaTiO3.

На рисунке показана схема элементарной ячейки BaTiO3: Структура титаната бария У титаната бария в неполярной фазе (т.е. при T>Tc, Tc=393K) ион Ti4+ находится в центре кубической ячейки, ионы Ba2+ занимают вершины ячейки. Размер элементарной ячейки a= 4·108 см. Ионы O2 расположены в центрах граней куба, т.е. образуют кислородный октаэдр с ионом Ti4+ в центре; октаэдры соединены друг с другом вершинами, а в пустотах между ними находятся ионы Ba2+.

Деформация структуры при фазовом переходе ниже Tc заключается в том, что ион Ti4+ слегка смещается из центра кислородного октаэдра так, что кубическая ячейка становится тетрагональной с отношением осей 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 273K титанат бария испытывает второе фазовое превращение в ромбическую фазу, а при 193K 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 «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.