Feromagnetaj Materialoj: Kioj Ili Estas?
Kio estas Ferielektraj Materialoj?
Ferielektraj materialoj estas materialoj, kiuj montras ferielektran eco. Ferielektraeco estas la kapablo de la materialo havi spontanan elektran polarigon. Ĉi tiu polarigo povas esti inversigita per apliko de ekstera elektra kampo en la kontraŭa direkto (vidu figuron 1 sube). Ferielektraeco (kaj do ferielektraj materialoj) estis malkovrita de Rochelle-salo de Valasek en 1921.
La inversigo de la polarigo de ferielektra materialo per apliko de ekstera elektra kampo nomiĝas “ŝaltado”.
Ferielektraj materialoj povas daŭrigi la polarigon eĉ post forigo de la elektra kampo. Ferielektraj materialoj havas iujn similaĵojn kun feromagnetaj materialoj, kiuj montras permanentan magnetan momenton. La histereza ciklo estas preskaŭ la sama por ambaŭ materialoj.
Ĉar ekzistas similaĵoj, la prefikso estas la sama por ambaŭ materialoj. Sed ne ĉiuj ferielektraj materialoj devas enhavi Ferro (ferron).
Ĉiuj ferielektraj materialoj montras piezoelektran efekton. La kontraŭaj ecoj de ĉi tiuj materialoj aperas en antiferomagnetaj materialoj.
Teorio de Ferielektraj Materialoj
La libera energio de ferielektra materialo surbaze de teorio de Ginburg-Landau sen elektra kampo kaj ajna aplika streĉo povas esti skribita kiel Taylor-eksploro. Ĝi estas skribita en terminoj de P (orda parametro) kiel
(se sesa orda eksploro estas uzata)
Px → komponento de polariga vektoro, x
Py → komponento de polariga vektoro, y
Pz → komponento de polariga vektoro, z
αi, αij, αijk → koeficientoj devus esti konstantaj kun kristala simetrio.
α0 > 0, α111> 0 → por ĉiuj ferielektraj materialoj
α11< 0 → ferielektraj materialoj kun unua orda transiro
α0 > 0 → ferielektraj materialoj kun dua orda transiro
Por esplori diversajn fenomenojn kaj domenformadon en ferielektraj materialoj, ĉi tiuj ekvacioj estas uzitaj en faz-kampa modelo.
Ĝenerale, ĝi estas uzata per aldono de kelkaj termoj, kiel elasteca termo, gradianta termo, kaj elektrostata termo al ĉi tiu libera energia ekvacio.
Uzante la finitan diferencon metodon, la ekvacioj estas solvitaj sub Linear elastecaj kaj Gaussaj leĝaj limigoj.
Kuba al tetragonal faztransiro de spontana polarigo de ferielektra materialo povas esti akirita el la esprimo por libera energio.
Ĝi havas karakteron de duoblaj pozoj potencialo kun duobla energio minimumo je P = ± Ps.
Ps → spontana polarigo
Per simpligo, eliminado de la negativa radiko, kaj anstataŭigo de α11 = 0 ni ricevas,
Polarigo kaj Histereza Ciklo
Unue, ni prenas dielektran materialon, kaj periferia elektra kampo estas donita. Ni povas vidi, ke la polarigo estos ĉiam proporcia al la aplika kampo, reprezentita en figuro 2.
Sekvante, kiam ni polarigas paraelektran materialon, ni ricevas nenelinearan polarigon. Tamen, ĝi estas funkcio de la kampo, kiel montrite en figuro 3.
Sekvante, ni prenas ferielektran materialon, kaj elektra kampo estas donita al ĝi. Ni ricevas nenelinearan polarigon.
Ĝi ankaŭ montras nenulan spontanan polarigon sen perifera kampo.
Ni ankaŭ povas vidi, ke per inversigo de la direkto de la aplikata elektra kampo, la direkto de la polarigo povas esti inversigita aŭ ŝanĝita.
Do, ni povas diri, ke la polarigo dependos de la nuna kaj antaŭa stato de la elektra kampo. La histereza ciklo estas akirata kiel en figuro 4.
