Физическая энциклопедия - сегнетоэлектрики

кристаллич. диэлектрики, обладающие в определённом интервале темп-р спонтанной (самопроизвольной) поляризацией, к-рая существенно изменяется под влиянием внеш. воздействий. Сегнетоэлектрич. св-ва были впервые обнаружены у кристаллов сегнетовой соли KNaC4H4O6•4H2O в 1920, затем у дигидрофосфата калия (KDP) КН2РО4).

Известно неск. сотен С. Наличие спонтанной поляризации, т. е. электрич. дипольного момента P в отсутствии электрич. поля, явл. отличительной особенностью более широкого класса в-в пироэлектриков. ХАРАКТЕРИСТИКИ НЕКОТОРЫХ СЕГНЕТОЭЛЕКТРИКОВ Особенность С. состоит в сравнительно лёгком изменении величины P под влиянием электрич.

полей, упругих напряжений, изменения темп-ры и др. (см. табл.). Обычно С. не явл. однородно поляризованными, а состоят из доменов областей с разл. направлениями поляризации (рис. 1). В результате суммарный электрич. дипольный момент образца практически отсутствует. Рис. 1. Схематич. изображение доменов тетрагональной модификации ВаТiO3.

,; стрелки и знаки (•) и (+) указывают на направление вектора Р. Равновесная доменная структура С. отвечает минимуму свободной энергии кристалла. В идеальном кристалле она определяется балансом между уменьшением при образовании доменов энергии за счёт электростатич. вз-ствия разл. частей кристалла и увеличением энергии доменных границ.

Доменная структура реального кристалла определяется природой и характером распределения его дефектов, а также историей образца. Число различных доменов, взаимная ориентация их спонтанной поляризации зависят от симметрии кристалла. Под действием электрич. поля ? доменные границы смещаются так, что объёмы доменов, поляризованных по полю, увеличиваются за счёт доменов, поляризованных против поля.

В реальных кристаллах доменные границы обычно «закреплены» на дефектах и неоднородностях, и необходимы достаточно сильные электрич. поля, чтобы их перемещать по образцу. В сильном поле крист. образец становится однодоменным. После выключения поля в течение длительного времени образец остаётся поляризованным. Для того чтобы суммарные объёмы доменов противоположного знака сравнялись, необходимо приложить достаточно сильное поле противоположного направления (коэрцитивное поле).

Зависимость поляризации Р от напряжённости электрич. поля Е нелинейна и имеет вид петли гистерезиса. Резкое изменение поляризации образца под действием электрич. поля за счёт смещения доменных границ обусловливает большую величину диэлектрич. проницаемости 8 многодомённого С. Значение e тем больше, чем слабее закреплены доменные границы на дефектах и на поверхности кристалла.

Величина 8 в С. существенно зависит от напряжённости электрич. поля. Все С. в полярной фазе пьезоэлектрики, причём их пьезоэлектрич. константы велики из-за больших e. Пироэлектрич. постоянные С. также велики из-за сильной зависимости Р(Т). При нагревании С. спонтанная поляризация, . как правило, исчезает при определённой темп-ре Тс, наз. точкой Кюри. В этой точке происходит фазовый переход С. из полярного состояния (полярной фазы) в неполярную (п а р а э л е к т р и ч е с к у ю) фазу. В разных С. Tc сильно различается (см. табл.). Величина спонтанной поляризации обычно сильно зависит от темп-ры в области фазового перехода и в самой точке перехода Tс исчезает либо скачком (фазовый переход первого рода, напр.

в ВаТiO3), либо непрерывно (фазовый переход второго рода, напр. в сегнетовой соли). Сильная температурная зависимость (в полярной и неполярной фазах) наблюдается у диэлектрич. проницаемости e, пьезоэлектрич. и др. констант С. С приближением к точке Кюри диэлектрич. проницаемость e резко возрастает (рис. 2). В большинстве С. выше точки Кюри зависимость диэлектрич.

проницаемости от темп-ры имеет вид: e=В(Т-T0), где В, Т0 константы в-ва (Кюри Вейса закон для С.). Температура Кюри Вейса Т0 совпадает с критической темп-рой Тс для фазовых переходов второго рода и T0 .