2022-2023学年高二物理竞赛课件：铁电-铁电相变附近的热释电性

铁电-铁电相变附近的热释电性 2 在铁电-铁电相变中，自发极化的大小和方向两者一般都发生变化，BaTiO3中P4mm(C4v1 )与Amm2(C2v4 )间的相变和Amm2(C2v4 )与R3m(C3v5 )间的相变时熟知的例子。但有时自发极化的方向不变只是大小发生变化。在这种情况下，通常用来标志相变个其它参量(如电容率）只显示微弱的变化，但热释电系数仍然表现出尖锐的峰值，所以热释电性是铁电-铁电相变灵敏的指示器。 铁电-铁电相变附近的热释电性 3 热释电系数等于电场和应力恒定时电位移对温度的偏微商，故有此式可得到约化电热系数为: 按照式(3.30)那样引入约化电位移d,约化电场e和约化温度t，可将上式改写为 4 利用热释电性测量可以获得铁电-铁电相变的许多信息，如自发极化的大小和方向，相变温度以及新相的结构对称性等。这里以四方钨青铜型结构铌酸盐铁电体的低温相变为例来说明。 5 6 由以上两式可作出各种约化温度下 与约化电场的关系曲线图，结果如图8.7所示。显然他们与图8.6所示的实验结果是吻合的。 在二级相变铁电体中，没有场致相变。虽然在电场作用下，极化对温度的曲线变得平缓，但极化变化最陡即热释电系数出现峰值的温度保持不变。 7 8 虽然热释电系数峰值所在的温度不因电场而移动，但其数值随电场增大而减小。忽略G1展开式中的D6方项，得出: 式中T0=Tc，因此电场保持恒定，对此式求微商得 9 于是热释电系数为: 这里D0是温度为T时电场E引起的电位移，它可由式(8.127)计算。不求其精确解，只看三个特殊情况 10 将式(8.129)代入式(8.128)，并以p0表示T=T0时的热释电系数，可以得出: 11 12 此式表明，在居里点以下，热释电系数按(T-T0)-1/2随温度上升而增加，在居里点以上，热释电系数按(T-T0)-2减小。热释电系数峰值发生于T=T0=Tc，虽然其值与电场有关， 但位置不随电场发生变化。 $$