铁电体铁电体的结构相变
铁电体 铁电体的结构相变
铁电体与相变铁电体的自发极化是由于晶胞的电矩通过偶极一偶极相互作用而产生的有序排列，有序化参数为极化强度P；当温度升高至某个临界温度时，电矩的有序排列被热运动摧毁，自发极化便消失，晶体由低温的贴电相转变为高温的非铁电相（顺电相），这一临界转变温度称为居里温度：晶体由铁电相转变为非铁电相是由于晶体的结构发生改变造成的，因此是一种结构相变
铁电体与相变 ➢ 铁电体的自发极化是由于晶胞的电矩通过偶极— 偶极相互作用而产生的有序排列，有序化参数为 极化强度P； ➢ 当温度升高至某个临界温度时，电矩的有序排列 被热运动摧毁，自发极化便消失，晶体由低温的 贴电相转变为高温的非铁电相（顺电相），这一 临界转变温度称为居里温度； ➢ 晶体由铁电相转变为非铁电相是由于晶体的结构 发生改变造成的，因此是一种结构相变
铁电体与相变在热平衡条件下，系统的稳定状态是自由能最小状态，查布斯自由能：G=U-TS-P.EP为极化强度E为外电场当外电场与自发极化平行时，G减少，系统趋于稳定
铁电体与相变 • 在热平衡条件下，系统的稳定状态是自由能最小状 态，查布斯自由能： G U TS P E = − − P 为极化强度 E 为外电场 当外电场与自发极化平行时，G减少，系统趋于稳定
铁电体与相变S=KInWW为热力学几率，当电场与自发极化强度平行时，W减小，摘S减少，G上升，系统趋于不稳定，可见电矩定向究竞是使系统趋于稳定还是不稳定，就看自由能G中TS项与P.E项究竟那一项占优势：低温时，TS不太起作用，自由能随自发极化的产生而下降，铁电态是稳定态：当升温到某个温度时，TS项占优势，热运动使定向电矩从电场束缚下解放出来，自发极化消失，自由能下降，非相性的顺电状态处于稳定态
铁电体与相变 • 熵S=KlnW W为热力学几率，当电场与自发极化强度平行时，W 减小，熵S减少，G上升，系统趋于不稳定，可见电矩定向究竟是 使系统趋于稳定还是不稳定，就看自由能G中TS项与 项究竟 那一项占优势； • 低温时，TS不太起作用，自由能随自发极化的产生而下降，铁电 态是稳定态； • 当升温到某个温度时，TS项占优势，热运动使定向电矩从电场束 缚下解放出来，自发极化消失，自由能下降，非相性的顺电状态 处于稳定态。 P E
铁电相变按热力学分类>一级相变1st order phase transition在相变点上，序参数P发生不连续变化，自发极化强度Ps突变到零，在相变点上，铁电相与非铁电相两相共存，伴随潜热和热滞现象；nd>二级相变2ndcorder phase transition在相变点TC，序参数P连续，Ps连续下降到零，没有潜热和热滞现象；>扩散相变固定相变点，在相变温区（居里区），自发极化强度Ps在该温区内缓慢而连续下降到零
铁电相变按热力学分类 ➢ 一级相变1 st order phase transition 在相变点上，序参数P发生不连续变化，自发极化强度PS突变到 零，在相变点上，铁电相与非铁电相两相共存，伴随潜热和热 滞现象； ➢ 二级相变2 nd order phase transition 在相变点TC，序参数P连续，PS连续下降到零，没有潜热和热滞 现象； ➢ 扩散相变 固定相变点，在相变温区（居里区），自发极化强度PS在该温 区内缓慢而连续下降到零