Домены сегнетоэлектрические

Рис. V.26. Механизм сегнетоэлектрического эффекта (схема) а — равномерная ориентировка доменов в оба конца особой полярной оси Р = 0 Ь — ориентировка всех доменов под влиянием поля в одну сторону вдоль особой оси

Рис. 15.14. Сегнетоэлектрические домены, разделенные доменной стенкой

Появление максимумов на кривых температурной зависимости е и tgб при критической температуре и соответствующей им сегнетоэлектрической петли гистерезиса можно качественно объяснить появлением спонтанной поляризации. При этом предполагается, что при переходе из коллоидного состояния в истинное дисперсная фаза — мыло проходит через жидкокристаллическое состояние, которое характеризуется доменной структурой. Рои-домены в жидкокристаллической фазе реагируют на приложенное электрическое поле, ориентируясь в направлении поля, и дают наблюдаемые эффекты — появление максимумов диэлектрических параметров при критической температуре и соответствующей им сегнетоэлектрической петли гистерезиса. [c.303]

Твердотельные нанокластеры входят во многие наноструктуры в виде основных единиц, формирующих твердое тело. Процессы, ведущие к образованию таких нанокластеров, весьма распространены в природе, например, кристаллизация из раствора или расплава, спекание, различного рода мартенситные превращения, кристаллизация из аморфных систем, образование магнитных и сегнетоэлектрических доменов, спинодальный распад. Все эти процессы подчиняются законам термодинамики и сопровождаются явлением упорядочения и самоорганизации [1,2]. [c.396]

Доменную структуру поверхностного слоя и пленок сегнетоэлектрических оксидов изучали методами ПЭМ и РЭМ, а также в зеркальном электронном микроскопе. Были обнаружены различные типы сегнетоэлектрических доменов, исследована тонкая структура доменных границ, установлены ориентации векторов спонтанной поляризации. Обзор результатов этих исследований приведен в монографии [7]. [c.241]

Рис. 43. Схема изучения сегнетоэлектрических доменов в антисегнетоэлектрике с помощью жидких кристаллов

В отсутствие внешнего электрического поля сегнетоэлектрический кристалл разбивается на домены — области, внутри каждой из которых векторы спонтанной поляризации отдельных частиц имеют одинаковое направление, так что домен в целом поляризован однородно. В свою очередь, домены взаимно ориентированы так, что в целом кристалл [c.270]

Причиной образования доменов являются обменные силы,возникающие в результате обобществления электронов, принадлежащих соседним атомам. Эти силы действуют на расстояниях порядка междуатомных, т. е. являются силами близкодействия. Поэтому стенки между сегнетоэлектрическими доменами тонкие, порядка нескольких междуатомных расстояний, в отличие от стенок ферромагнитных доменов, которые могут доходить до сотен междуатомных расстояний из-за наличия в ферромагнетиках дальнодействующих сил ди-поль-дипольного взаимодействия. [c.271]

Существование доменов объясняется стремлением кристалла к минимуму внутренней энергии. Допустим, что идеальный изолированный сегнетоэлектрический кристалл, находящийся в вакууме, поляризован однородно, так что векторы поляризации каждой единицы объема кристалла направлены одинаково. На внешней поверхности кристалла появляются поверхностные заряды, которые, в свою очередь, должны создать внешнее деполяризующее поле. Энергия этого поля пропорциональна объему кристалла. Деполяризующее поле стремится разрушить однородную поляризацию, в результате чего кристалл разбивается на домены, т. е. области, в которых векторы поляризации антипараллельны. Это состояние энергетически выгоднее, потому что при этом уменьшается деполяризующее поле. Однако процесс разделения на домены не будет продолжаться бесконечно, потому что растут затраты энергии на образование доменных стенок. Стабильная конфигурация доменов устанавливается нри достижении энергетического баланса между процессами образования доменных стенок и деполяризующего поля. Линейные размеры доменов обычно порядка 10 см, но могут доходить и до 10" см. [c.271]

Симметрия доменной структуры сегнетоэлектриков определяется принципом Кюри. При фазовом переходе в точке Кюри, когда кристалл переходит из параэлектрической фазы в сегнетоэлектрическую, меняется его симметрия. Разбитый на домены кристалл в целом имеет макроскопическую симметрию, такую же, какую он имел в параэлектрической фазе. [c.272]

Схема доменной структуры титаната бария в сегнетоэлектрической тетрагональной фазе Стрелками указаны направления поляризации [c.273]

Движение сегнетоэлектрических доменов представляет собой особый тип твердофазного превращения, ранее рассматривавшийся как полиморфный и в некоторой степени аналогичный исчезновению электрических двойников. При температуре Кюри сегнетоэлектрические свойства исчезают и наблюдается истинное полиморфное превращение. [c.169]

Поскольку сегнетоэлектрические свойства триглицинсульфата проявляются в направлении полярной оси кристаллов, перпендикулярно которой проводилось декорирование, то можно прийти к заключению, что активные центры на поверхности триглицинсульфата являются полярными. Ориентация активных центров вдоль полярной оси кристаллов выше точки Кюри представляет собой весьма неравновесное состояние. Дальнейший прогрев кристаллов при 100—120° С приводит уже к равномерному зародышеобразованию серебра, которое обусловлено, вероятно, дезориентацией активных центров. При охлаждении кристаллов ниже точки Кюри дефектная структура поверхности триглицинсульфата восстанавливается постепенно, тогда как доменная структура образуется сразу. Старение кристаллов при комнатной температуре сопровождается как изменением доменной структуры, так и новым распределением активных центров. Взаимодействие доменной и дефектной структур включает ориентацию активных центров под влиянием электрической поляризации доменов, а сами активные центры в свою очередь предопределяют возникновение той или иной доменной структуры. [c.246]

Сегнетоэлектрические свойства некоторых соединений титана. Электретное состояние в диэлектриках. Сегнетоэлектрики характеризуются самопроизвольной электронной и ионной поляризацией. К ним относятся сегнетова соль (гл. XI, 1,4), рутил (TiOj), метатитанат бария (ВаТЮз) и другие вещества. Особенности их такие. В отдельных малых областях этих веществ (доменах) благодаря несимметричному расположению заряженных атомов создаются диполи (в отсутствие внешнего поля), в каждом домене имеющие одинаковую ориентацию, но в разных доменах различную. Под действием внешнего поля все домены ориентируются в направлении поля, что создает эффект сильной поляризации и очень высокую диэлектрическую проницаемость 6 (до нескольких десятков тысяч). При некоторой напряженности внешнего поля достигается предельное значение е, и дальнейшее усиление поля не увеличивает поляризации. [c.331]

Из приведенных выше формул видно, что легче всего поляризуются частицы электропроводного вещества (металла в частности) в диэлектрической непроводящей среде и, следовательно, суспензии металлов должны иметь наибольшую склонность к самопроизвольной поляризации, т. е. к появлению у них сегнетоэлектриче-ских свойств. Как уже отмечалось в комментарии к формуле (3.9.29), для этого должно выполняться условие иа > 3. Так как концентрация частиц п есть величина порядка ф / а , то в суспензиях металлов, согласно формуле (3.9.37), указанное условие спонтанной поляризации сводится к неравенству ф > 1/е. Тогда суспензия металла должна превратиться в сегнетоэлектрик при объемной доле металлических частиц во взвеси Ф > 1/е. Однако это предсказание теории не оправдывается. Более того, даже предельно концентрированные суспензии металлов в твердой среде (например парафин, канифоль и др.) ведут себя как обычные диэлектрики с умеренной величиной диэлектрической проницаемости. Разумеется, что при этом должен быть исключен гальванический контакт между частицами, поскольку при этом суспензия станет электропроводной. Следует отметить, что получить суспензию с высокой электропроводностью не менее трудно, чем обеспечить ее полное отсутствие. Для этого нужно совместить наличие хороших контактов между соседними частицами с их высокой концентрацией и равномерным распределением в диэлектрической среде. На самом деле эти требования являются взаимоисключающими, так как наличие контактов означает коагуляцию частиц (их комкование), что не позволяет достичь высокой концентрации и равномерности распределения в среде. Возможно, что сегнетоэлектрическое состояние металлических суспензий не реализуется именно потому, что не удается полностью исключить их электрическую проводимость. Ведь наличие сегнетоэлектрических свойств предполагает, что выделившиеся на некоторых поверхностях заряды не стекают за счет проводимости суспензии. В связи с этим следует обратить внимание на два обстоятельства. Первое связано с тем, что сегнетоэлектрики, как и ферромагнетики, должны иметь доменную структуру, т. е. состоять из областей микроскопических размеров, в пределах которых суспензия поляризована (намагничена) однородно. Поляризация соседних областей при этом различна по направлению. В ферромагнетиках по обе стороны междоменной границы могут сосуществовать как одноименные, так и разноименные магнитные заряды — полюса доменов. Очевидно, что в электрических аналогах ферромагне- [c.652]

Сегнетоэлектрический домен (домен) - область в сегнето- или антисегнето-электрике, имеющая пространственно однородное упорядочение дипольных мо- [c.399]

А) Д. с. может отсутствовать частица становится однодомённой. Своеобразна Д. с. в ферромагн. тонких пленках. Д. с. и подвижность доменных границ определяют св-ва ферромагн. материалов, напр, начальную и макс. магнитную проницаемость, коэрцитивную силу, остаточную намагниченность, потери на гистерезис и др. св-ва, связанные с т. н. кривой технического намагничивания ферромагнетиков. Д. с. в сегнетоэлектрических материалах влияет на электрические св-ва. В ферромагн. материалах Д. с. исследуют с помощью метода порошковых суспензий, используя ферромагн. порошок, частицы к-рого осаждаются на границах доменов и обрисовывают их контуры (рис.), метода магн. оптики, электронномикроскопического анализа и рентгеноструктурного анализа. [c.404]

СЕГНЕТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ [по имени открывшего сегнетову соль франц. аптекаря Э. Сеньета (Е. Seignette)], сегнетоэлектрики — материалы, высокая диэлектрическая проницаемость которых связана с наличием самопроизвольно поляризованных областей (доменов) разновидность электроизоляционных материалов. Используются с 20-х гг. 20 в. Спонтанная (самопроизвольная) поляризация, являясь осн. признаком С. м., наблюдается в определенном интервале т-р при отсутствии внеш. электр. поля. С повышением т-ры диэлектр. проницаемость возрастает до макс. значения при т-ре фазового перехода — т-ре Кюри, а затем уменьшается. Фазовый переход сопровождается исчезновением спонтанной поляризации и из.менением симметрии кристаллической решетки. Различают фазовые переходы первого и второго рода. Переход первого рода сопровождается скачком спонтанной поляризации и энтропии переход второго рода — резким изменение.м спонтанной диэлектр. проницаемости, теплоемкости, температурного коэфф. линейного расширения и модуля упругости. С. м. характеризуются широким диапазоно.м значений диэлектр. проницаемости (при комнатной т-ре 50 15 ООО) и т-ры фазового перехода (-250 --- 1200 С). Ниже [c.357]

Читатель моя ет возразить против названия сегнетоэлектрический смектик С по СоЛедующим причинам а) каждый слой скорее пироэлектрический, а не сегнетоэлектрический ) б) более серьезно то, что, как мы помним, в нулевом поле структура обычно винтовая, и пространственное среднее Р по многим слоям исчезает, что отличается от традиционного определения сегнетоэлектричества. Однако эти возражения в основном формальны. В частности, в смесях право- и левовинтовых веществ, не являющихся зеркальным отражением друг друга, должна существовать возможность найти температуру, при которой кручение исчезает, а Р остается отличным от нуля. При этой конкретной температуре систему можно приготовить в виде одного сегнетоэлектрического домена. Наиболее интересное различие между этой ситуацией и твердым сегнетоэлектриком — это различие разрешенных ориентаций Р. В твердом теле эти ориентации образуют дискретное множество осей легкой поляризации ). Но в смектике С существует плоскость легкой поляризации с бесконечным вырождением. Поэтому здесь не возникают доменные стенки ). [c.376]

Сегнетова соль (виннокислый калий-натрий NaK 4H4 0e-4Н20) имеет верхнюю и нижнюю температуры Кюри +24° С и —18° С. В параэлектрической фазе этот кристалл принадлежит к классу 222, в сегнетоэлектрической — к классу 2. Конфигурация доменов такова, что в целом кристалл имеет симметрию параэлектрической фазы, т. е. 222, хотя каждый домен имеет симметрию 2 все домены 180-градусные. Два типа конфигурации доменов сегнетовой соли показаны на рис. 232. [c.272]

Деформация структуры при фазовом переходе заключается в том, что ион титана слегка смещается из центра кислородного октаэдра (рис. 233), а за ним смещаются и все остальные ионы, так что кубическая ячейка, деформируясь, становится тетрагональной с отношением осей da 1,01. Смещение иона титана очень мало, всего 0,06 А, но при этом малом смещении возникает электрический диполь, т. е. спонтанная поляризация в направлении одной из осей 4 кубической фазы. Поскольку этих осей в кубической ячейке было три, в сегнетоэлектрическом BaTiOg может быть шесть направлений спонтанной поляризации — три параллельных и три антипараллельных, т. е. могут быть и 180-градусные, и 90-градусные домены (рис. 234). Конфигурация их такова, что в целом, с учетом доменов, кристалл отвечает симметрии класса тЗ/п, т. е. параэлектрической фазе. [c.273]

Нами в ряде работ [8, 9] была установлена определяющая роль локальных активных центров — точечных дефектов и их скоплений при различных гетерогенных процессах. Существование таких активных центров было доказано прямыми электронномикроскопическими наблюдениями [10, 111. При декорировании серебром поверхности кристалла триглн-цинсульфата в сегнетоэлектрическом состоянии, т. е. ниже точки Кюри (49° С), выявляется дефектная структура поверхности (активные центры), коррелирующая с доменной структурой, определенной другими методами, в частности травлением [12]. Серебро избирательно кристаллизуется на доменах одного знака заряда, так что выявляются характерные для три-глнцинсульфата линзообразные и прямолинейные домены. Средняя плотность частиц серебра составляет 10 см , что соответствует средней плотности точечных дефектов на поверхности ионных кристаллов. [c.246]

Расскажем, как это делается, на примере исследований деформации монокристаллов поваренной соли, выполненных И. Г. Чистяковым с сотрудниками [8]. На поверхность монокристаллика поваренной соли, подвергавшейся пластической деформации, наносился тонкий слой жидкого кристалла. В этом случае наносимым жидким кристаллом был холестерик, подобранный так, что при температуре проведения эксперимента из-за своих необычных оптических свойств (см. гл. IV) он был ярко окрашен. В момент развития пластической деформации в кристаллике окраска холестерической пленки на образце резко изменилась на участках, в точности соответствовавших возникавшим полосам скольжения. Механизмом изменения цвета холестерика является уже знакомое нам явление изменения шага холестерической спирали с изменением температуры холестерика, которое происходило за счет локального тепловыделения в полосах скольжения. Изменение шага спирали приводило к изменению длины волны селективно отражаемого холестериком света, т. е. к изменению окраски пленки. В отличие от случая визуализации сегнетоэлектрических доменов, для которой необходимо было использовать поляризованный свет и анализировать поляризацию прошедшего света, применение холестериков в этом случае визуализирует картину пластической деформации в естественном, т. е. неполяризованном, свете. [c.136]

В качестве различных фаз в однокомпонентной системе могут выступать различные кристаллографические варианты продукта превращения, связанные с точечной или трансляционной симметрией исходной фазы. Собственные деформации в различных доменах отличаются только ориентировкой главных осей или величиной трансляционного сдвига. Этот случай, весьма аналогичный образованию ферромагнитных или сегнетоэлектрических доменов, послужил исходным для развития представлений об упругой доменизацни как механизме снижения упругой энергии гетерофазного твердого тела [581. [c.365]

В отличие от фотопроводимости обычного барьера Шоттки, фоточувствительность поверхностного слоя сегнетоэлектрика может наблюдаться в отсутствие освещения контактов. Это может быть осуществлено при исследовании поперечиой фотопроводимости с помощью светового зонда, проходящего менаду электродами. В этих условиях спектральное положение максимума несобственной поперечной фотопроводимости сегнетоэлектрика не должно зависеть от разности работ выхода металла и сегнетоэлектрика, а также от приложенного напряжения (в отличие от случая барьера Шоттки). Другой особенностью фотопроводимости поверхностного слоя должно быть влияние на нее доменной структуры и сегнетоэлектрической переполяриза-ции. Поверхностный слой может наблюдаться и в параэлектрической области, хотя его параметры могут резко изменяться при фазовом переходе [7—10]. Соответственно этому [c.370]

В закороченном сегнетоэлектрическом пьезоэлементе электроны благодаря контактным явлениям переходят либо из металла в сегнетоэлектрик, либо из сегнетоэлектрика в металл, в зависимости от знака работы выхода металл — сегнетоэлектрик. В любом из этих случаев металлические электроды и кристалл сегнетоэлектрика заряжаются зарядами противоположного знака, а в нриконтантных областях возникает электрическое поле, ориентированное на каждой границе либо внутрь сегнетоэлектрического кристалла, либо в направлении из сегнетоэлектрика в металл. Если это электрическое поле сравнимо по величине с коэрцитивньш полем, то оно ориентирует вектор спонтанной поляризации так, что векторы спонтанной поляризации вблизи границ сегнетоэлектрика с электродами окажутся направленными навстречу друг другу, т. е. образуются встречные домены. В чистом сегнетоэлектрике граница между встречными доменами пройдет посредине кристалла. На этой границе сосредоточены свободные носители заряда — электроны или дырки, плотность заряда которых на единицу площади границы равна 2-Ро. Из элементарных соображений вытекает, что для ВаТЮз объемная плотность носителей заряда вблизи границы имеет порядок 10 сж", откуда следует, что граница между встречными доменами должна обладать высокой электропроводимостью. В работе приведены оценки толщины границы, искривления зон вблизи нее и разности работ выхода, при которой могут образоваться встречные домены. [c.406]

Визуализация сегнетоэлектрических доменов. Читая о смектических жидких кристаллах (гл. V), вы познакомились с сегнетоэлектрическими жидкими кристаллами. Теперь подчеркнем еще раз, что сегнетоэлектричество— это типично твердотельное явление, а его изучение и многочисленные технические применения в подавляющей массе случаев связаны с обычными кристаллами. Так же как и в рассмотренном нами случае жидких кристаллов, твердые сегнетоэлектрики характеризуются прежде всего тем, что они обладают макроскопическим электрическим дипольным моментом. Этот момент еще часто называют спонтанным, потому что он существует в сегнето-электриках в отсутствие внешнего электрического поля, тогда как у большинства веществ макроскопический электрический дипольный момент возникает только при наложении внешнего поля. Так же как и в смектиках, в > сегнетоэлектрических кристаллических образцах больших размеров наличие макроскопическс о дипольного. момента непосредственно не проявляется. Дело в том, что образец разбивается на домены с различной ориен- гацией дипольных моментов отдельных доменов так, что суммарный дипольный момент достаточно большого образца оказывается равным нулю (рис. 43). [c.132]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология