Эффекты размытия фазовых переходов в сегнетоэлектриках–релаксорах

Одна из актуальнейших проблем современной физики в области исследования фазовых переходов связанна с исследованием сегнетоэлектриков сложного состава со структурой типа перовскита, в которых не наблюдается четкого фазового перехода. В связи с этим появилось новое название сегнетоэлектрик с размытым фазовым переходом. В таких сегнетоэлектриках наблюдается релаксационный характер диэлектрической поляризации в области фазового перехода. Такие опытные факты удается объяснить, если предположить, что размытие фазового перехода обусловлено флуктуациями состава. Согласно этим представлениям различные области кристалла (линейный размер ~100 А) имеют различные температуры Кюри. Предполагается, что релаксация обусловлена 1) движением границ между полярной и неполярной фазами или 2) зарождением и исчезновением полярных областей. Второй механизм был рассчитан в работе, в которой была обобщена теория Дебая на случаи, когда число релаксаторов меняется с температурой (с максимумом: в средней точке Кюри Т_ср). При таком подходе возникает возможность объяснения различных опытных фактов, например температурной зависимости е [1, 2, 3].

Для эффектов релаксационной поляризации микроскопических полярных областей в сегнетоэлектриках-релаксорах [4, 10] при описывается законом (1).

(1).

где — константы; m — принимает значение от 1,5 до 2,0 [5,7]. Также отличительным признаком сегнетоэлектриков-релаксаров является существование спонтанной поляризации сопутствующих ей свойств (пьезоэффекта, пироэффекта и др.) при. Отметим, что в этих объектах увеличивается с увеличением частоты измерительного поля.

Таблица. Температурно-зависимые коэффициенты по петлям гистерезиса в представлении полиномами.

Рис. 2. Гистограмма локальных для различных количеств дислокации в объеме: сплошные линии — аппроксимации распределения функции Гауса; a — 1; б — 10; в — 50; г — 100

В работе [6, 8, 9] подробно анализируется модель, в которой выдвигаются следующие положения:

• — в релаксорах существуют микроскопические полярные области, обусловленные неоднородностью распределения атомов разного сорта;
• — эти области независимы, т. е. каждая область имеет свой дипольный момент, который может независимо переключиться;
• — в ромбоэдрической фазе дипольные моменты могут ориентироваться только в одном из направлений [111].

С использованием термодинамической теории Ландау плотность свободной энергии для сегнетоэлектриков-релаксаров можно записать как (2):

Рис. 3. Зависимость полуширины гауссовской функции и числом дислокаций

(2).

Температурно-зависимые коэффициенты A (T), B (T), C (T) могут быть определены по петле гистерезиса в их представлении полиномами (3).

;; (3).

В таблице приведены результаты таких расчетов при обработке экспериментальных данных для материалов PMN, 0.9PMN-0.1PbTiO₃, PLZT 12/40/60, PLZT 9/65/35, SBN и BTS — 3.5.

Во всех рассмотренных материалах в релаксорных фазах величина дипольных моментов уменьшается с увеличением температуры. При увеличении температуры до T_m монодоменный кристалл разбивается на малые полярные области. релаксационный поляризация гистерезис ландау Этот процесс продолжается до предельной температуры. При более высоких концентрация полярных областей уменьшается, и кристалл становится нормальным параэлектриком.

• 1. Смоленский Г. А. Научная сессия Отделения общей физики и астрономии академии наук СССР совместно с Отделением физико-технических и математических наук Академии наук Молдавской ССР — Кишинев, 1973 г., С.331−351.
• 2. Ляпин А. А., Кадомцев М. И., Тимофеев С. И. Исследование деформирования частично заглубленного фундамента при гармоническом воздействии с использованием МКЭ- // «Инженерный вестник Дона», 2011, № 4. -Режим доступа: http://www.ivdon.ru/magazine/ archive/n4y2011 /700 (доступ свободный) — Загл. с экрана. — Яз. Рус.
• 3. Снежков В. И., Столбовская Н. Н., Камошенкова Е. В., Корабельников Г. Я. Направления повышения конкурентоспособности коммерческих банков на рынке автокредитования в Ростовском регионе- // «Инженерный вестник Дона», 2012, № 4 (часть 2). -Режим доступа: http://ivdon.ru/magazine/ archive/n4p2y2012/1315 (доступ свободный) — Загл. с экрана. — Яз. Рус.
• 4. Cross L.E. // Ferroelectrics. 1987. V.76. P.241−267
• 5. Смоленский Г. А., Боков В. А., Исупов В. А. и др. Сегнетоэлектрики и антисегнетоэлектрики // Л. 1971. С. 476.
• 6. Skulski R. The diffusion of the phase transitions in the selected groupsof ferroelectrics and relaxors. Katowice, 1999, P.345
• 7. Skulski R. // Mater. Sci. and Engineering. 1999. V. B64. P.39−43.
• 8. Захарченко И. Н., Дудек Ю., Дудкевич В. П. и др. // Рукопись деп. ВИНИТИ. 1985. № 2956 — В88. с. 423.
• 9. Surowiak Z., Margolin A.M., Birukov S.V. et al/ // Inzynieria materialova. 1988. V.4. P. 87−95.
• 10. Блинц P., Жекш Б. Мягкие моды в сегнетоэлектриках и антисегнетоэлекриках. М, 1975, с.398