Поляризация - кристалл
Cтраница 4
Пьезоэлектрический эффект возникает в том случае, когда под действием внешних сил кристаллическая подрешетка из положительных ионов деформируется иначе, чем кристаллическая подрешетка из отрицательных ионов. В результате происходит относительное смещение положительных и отрицательных ионов, приводящее к возникновению поляризации кристалла и поверхностных зарядов. [46]
В настоящее время разработана феноменологическая теория пьезоэффекта, связывающая деформации и механические напряжения с электрическим полем и поляризацией в кристаллах. Установлена система параметров, определяющих эффективность кристалла как пьезоэлектрика; Пьезоэлектрический модуль ( пьезомодуль) d определяет поляризацию Кристалла ( или плотность заряда) при заданном приложенном механическом напряжении; пьезоэлектрическая константа определяет механическое напряжение, возникающее в зажатом кристалле под действием электрического поля; пьезоэлектрическая постоянная g характеризует электрическое напряжение в разомг кнутой цепи при заданном механическом напряжении; и, наконец, пьезоэлектрическая постоянная Л определяет электрическое напряжение в разомкнутой цепи при заданной механической деформации. Эти постоянные являются родственными - величинами и связаны друг с другом соотношениями, включающими в себя упругие константы и диэлектрическую проницаемость кристаллов, поэтому можно пользоваться любой из них. [47]
 |
Температурная зависиаюсть упругой податливости ( продольное. [48] |
Из уравнения (3.3) следует, что равновесное значение параметра порядка и, следовательно, спонтанной поляризации, зависят от внешнего электрического поля. Кристалл, помещенный в конденсатор, разность потенциалов между обкладками которого поддерживается постоянной и не равной пулю, не будет испытывать изменения симметрии при Т Тк, наложение внешнего поля приводит к поляризации кристалла уже в симметричной фазе и размытию фазового перехода. [49]
В настоящее время разработана феноменологическая теория пьезоэффекта, связывающая деформации и механические напряжения с электрическим полем и поляризацией в кристаллах. Установлена система параметров, определяющих эффективность кристалла как пьезоэлектрика. Пьезоэлектрический модуль ( пьезомодуль) d определяет поляризацию кристалла ( или плотность заряда на его обкладках) при заданном приложенном механическом напряжении; пьезоэлектрическая константа е определяет механическое напряжение, возникающее в зажатом кристалле под действием электрического поля; пьезоэлектрическая постоянная g характеризует электрическое напряжение в разомкнутой цепи при заданном механическом напряжении; наконец, пьезоэлектрическая постоянная Л определяет электрическое напряжение в разомкнутой цепи при заданной механической деформации. Эти постоянные являются родственными величинами и связаны друг с другом соотношениями, содержащими упругие константы и диэлектрическую проницаемость кристаллов, поэтому можно пользоваться любой из них. Пьезоэлектрические постоянные являются тензорами, и поэтому каждый кристалл может иметь несколько независимых пье-зомодулей. [50]
Электрон проводимости ( дырка) в ионном кристалле гораздо сильнее взаимодействует с оптическими колебаниями, чем с акустическими. Это связано с тем, что электрон сильно взаимодействует с дипольными моментами, возникающими в кристаллических ячейках при оптических колебаниях разноименно заряженных ионов. Для длинноволновых оптических колебаний можно ввести понятие о поляризации кристалла Я ( г) 2), непрерывно зависящей от точки г. Такие длинноволновые оптические колебания получили название поляризационных волн. [51]
Контроль степени монодоменностп кристаллов НБН может быть осуществлен также с помощью генерации второй гармоники. В этом случае наблюдается изменение интенсивности выхода второй гармоники лазерного излучения 1 064 мкм при вращении кристалла вокруг оси с. В работах [36, 71, 72] сообщается, что о полноте поляризации кристалла можно судить также по температурной зависимости интенсивности ВГ. [52]
Возникает вопрос, можно ли указать какую-либо более конкретную причину неустойчивости симметричной структуры, нежели общие соображения о возможности взаимной компенсации вкладов сил разных типов, например, связать появление сегнетоэлектричества с особенностями электронной структуры кристалла. Хотя общий ответ на этот вопрос, по-видимому, отрицателен, в некоторых специальных случаях эту связь удается найти. Чтобы пояснить о чем идет речь, разделим поляризацию кристалла на электронную Рэ и ионную Ря составляющие. Первая обусловлена деформацией внешних ионных оболочек, вторая - сдвигом ионного остова ( ядро внутренняя оболочка) как целого. [53]
Поляроны возникают в результате поляризации ионной решетки электроном проводимости. Состояние электрона проводимости, локализованного в этой потенциальной яме, описывается затухающей волновой функцией. Таким образом, возникает самосогласованное состояние: локализация электрона вызывает поляризацию кристалла, а последняя поддерживает локализацию электрона. Конечно, это автолокализованное состояние электрона может свободно перемещаться по всему кристаллу. [54]
Более перспективным является устройство, в котором электронный луч заменен мощным лучом лазера. Основная трудность применения лазера заключается в настоящее время в способе отклонения его луча. Имеется ряд механических способов отклонения луча, основанных на повороте зеркал, отражающих свет, однако наиболее перспективны электронные способы, использующие изменение поляризации кристаллов под действием приложенного к ним потенциала. Подробное описание этого явления мы дадим в § 7, специально посвященном применению лазеров в устройствах отображения. Существующие лазеры имеют достаточные мощности для испарения металла с пленки. Смена кадра в подобной установке не представляет трудности, так как конструкция прибора не вакуумируется. [55]
Прямой пьезоэффект заключается в том, что некоторые вещества с кристаллической структурой при действии механических сил могут электрически поляризоваться. Пьезоэффект присущ кристаллам с ионными решетками, имеющими низкую степень симметрии. При механических воздействиях происходит деформация элементарных ячеек кристалла и смещение положительных и отрицательных ионов относительно друг друга, что ведет к изменению электрических моментов и к поляризации кристалла в целом. С изменением деформации сжатия на деформацию растяжения ( или наоборот) направление поляризации меняется на противоположное. [56]
При 500 - 800 С достаточно точно определяются поляризующие кристаллы пирофосфата алюминия, при 800 С наряду с ними идентифицирован ортофосфат алюминия в виде берлинита и кристаллы метафосфата алюминия в форме ( В), которые при 900 С переходят в А-модификацию. Метафосфаты алюминия присутствуют в пробах, подвергнутых обжигу при 1100 С, а пирофос-фат алюминия и берлинит переходят в фосфокристоба-лит. С повышением температуры термической обработки происходит рост кристаллов фосфокристобалита, а при 1700 - 1750 С отмечается его поляризация. Поляризация кристаллов, так же как и понижение показателя преломления, по-видимому, связана с образованием дефектов в структуре вследствие длительного высокотемпературного обжига. Для подтверждения того, что поляризующие кристаллы также являются ристобалитом, были сняты термограммы проб АХФС, подвергнутых обжигу при 1600 и 1700 С. Эндотермический эффект, связанный с полимерным превращением фосфокристобалита, наблюдался на термограммах при 225 и 230 С. [57]
Страницы: 1 2 3 4