Сегнетоэлектрики. Козлов В.И - 2 стр.

                                          3
                             Лабораторная работа 6

                                Сегнетоэлектрики

      В данной работе исследуются диэлектрические свойства титаната бария (BaTiO3),
который относится к группе сегнетоэлектриков, широко применяемых в технике и
представвляющих большой научный интерес.

                                     Введение

       Сегнетоэлектрики относятся к классу ионных кристаллов, а электрические
свойства кристаллов тесно связаны с их симметрией. Симметрия характеризует
особенности расположения электрических зарядов в кристаллах. Можно выделить три
типа этого расположения для диэлектриков.
       В первом из них расположение положительных и отрицательных зарядов является
центросимметричным, т.е. центры суммарных зарядов каждого знака совпадают друг с
другом. В пределах одной элементарной ячейки такое совпадение означает, что эти центры
совпадают с центром ячейки. Такие кристаллы называются неполярными.
       В диэлектриках второго типа центры суммарных зарядов противоположных знаков
в пределах элементарной ячейки не совпадают, а получающиеся при таком расположении
электрические дипольные моменты во всех соседних ячейках параллельны. Совокупность
всех построенных таким образом элементарных ячеек, образующих кристалл, делает его
макроскопически поляризованным в отсутствие внешнего поля (спонтанная поляризация).
Такие кристаллы называют полярными.
       В диэлектриках третьего типа центры суммарных положительных и отрицательных
зарядов совпадают, но распределение зарядов каждого знака не является
центросимметричным. Отсутствие центросимметричности в распределении зарядов
каждого знака разрешает наличие полярных направлений, однако геометрическая сумма
всех дипольных моментов оказывается равной нулю. Такие кристаллы называют
полярно-нейтральными.
       Примером полярных диэлектриков служат сегнетоэлектрики – вещества, которые
ниже некоторой температуры (или в некотором интервале температур) в отсутствие
внешнего поля имеют области спонтанной самопроизвольной поляризации – домены.
Такие температурные области называются полярными областями. На границе таких
областей сегнетоэлектрики испытывают фазовые превращения, переходя в другие
кристаллические модификации, в которых спонтанная поляризация не наблюдается.
       Кристаллическая модификация, в которой сегнетоэлектрик спонтанно поляризован,
называется полярной фазой, а модификация, в которой поляризации нет - неполярной.
Температура, при которой сегнетоэлектрики переходят из полярной фазы в неполярную,
называется точкой Кюри.
       В сегнетоэлектриках в пределах каждого домена дипольные моменты всех
элементарных ячеек ориентированы одинаково; в соседних доменах направления
спонтанной поляризации составляют отличаются друг от друга, так что геометрическая
сумма электрических моментов всего кристалла в целом равна нулю.
       Деление на домены оказывается для кристалла энергетически выгодным, так как
при этом полная энергия достигает минимума, и спонтанно поляризованный
сегнетоэлектрик в полярной области температур обладает большой устойчивостью.
       Следствием существования областей спонтанной поляризации в сегнетоэлектриках
является наличие у них свойств, аналогичных свойствам ферромагнетиков: большие
значения    диэлектрической     проницаемости,   характерная    кривая    зависимости
диэлектрической проницаемости от температуры с резкий пиком в точке Кюри и