Materiali Ferroelektrika: X’Huma?

X’hu huma l-materjali Ferroelectric?

Il-materjali ferroelectric huma materjali li jikkonfermu ferroelectricity. Il-ferroelectricity hi l-abbilità tal-materjal li jkun fehnu polarizzazzjoni elettrika spontanea. Din il-polarizzazzjoni tista' tinkiseb bappilott tat-tilgħa ta' camp elettriku fit-trid opposta (figura 1 hawn taħt). Il-ferroelectricity (u mhux il-materjali ferroelectric) inkisbet mill-Rochelle salt minn Valasek fl-1921.

It-tinkis tal-polarità ta' materjal ferroelectric permezz tal-appilott ta' camp elettriku estern jgħamlu "switching".

Il-materjali ferroelectric jistgħu jiġu mmantieni la polarizzati waqt li jinħallu s-silġ tal-kamp elettriku. Il-materjali ferroelectric għandhom xi similijtajt mal-materjali ferromagnetic, li jirrevela moment elettriku permanent. Il-loop ta' histeresi huwa qriban identiku għal id-due materjali.

Minħabba li jinkunu similijtajt, il-prefix huwa l-istess għal id-due materjali. Ma kollu l-materjali ferroelectric ma jkunux għandhom Ferro (ħadid).

Kull materjal ferroelectric jikkonfermu effett piezoelectric. Il-karatteristiċi kontrari ta' dawn il-materjali jinsabu fl-antiferromagnetic materials.

Teorija tal-Materjali Ferroelectric

L-enerġija libera tal-materjal ferroelectric basata fuq it-teorija ta' Ginburg-Landau mingħajr camp elettriku u b'modijiet applikati oħra tista' tiktebha b'tip ta' espansjon Taylor. Tiktub fil-mod ta' P (parametru tal-ordni) bħala

(jekk tiġi usata l-espansjon tas-sitt)
Px → komponent tal-vettur tal-polarizzazzjoni, x
Py → komponent tal-vettur tal-polarizzazzjoni, y
Pz → komponent tal-vettur tal-polarizzazzjoni, z
αi, αij, αijk → koefiċienti li għandhom jiġu kostanti skont is-simmetrija tal-kristalli.
α0 > 0, α111> 0 → għal kull ferroelectrics
α11< 0 → ferroelectrics bl-aġġornament tad-darba l-ewwel
α0 > 0 → ferroelectrics bl-aġġornament tad-darba t-tieni

Għal investigazzjoni ta' fenomeni differenti u formazzjoni ta' domini fi ferroelectrics, dawn l-iżjum jistgħu jiġu użati fid-model fazi-field.

Solitament, jkun użat bi żdied ta' termini kif termien elastiku, termien gradjent, u termien elettrostaticu ghad-din l-iżjum tal-enerġija libera.

Bi użu tal-metodu tal-finite difference, l-iżjum jiġu solvuti sottoposti għal vincoli ta' linear elasticity u Gauss’s law.

It-tibdil ta' fazji kubika għal tetragonali ta' polarizzazzjoni spontanea ta' ferroelectric tista' tikseb mit-espressjoni għad-dinja tal-enerġija libera.

Huwa jilqgħa karatter ta' dual well potential b'du minima ta' energija għal P = ± Ps.
Ps → polarizzazzjoni spontanea

B'assomplifikazzjoni, eliminazzjoni tal-radix negattiv, u sostituzzjoni ta' α11 = 0 naghmlu,

Polarizzazzjoni u Loop ta' Histeresi

Aħna nkunu qabel materjal dielectric, u jingħata field elettriku periferiku. Nara li l-polarizzazzjoni se tkun direttament proporzjonali għall-field applikat, irrapprezentata fit-figura 2.

Li jmiss, meta nipolizzaw materjal paraelectric, nġibu polarizzazzjoni nonlineari. Ikkuntant, hija funzjoni tal-field, kif irrapresentat fit-figura 3.

Li jmiss, aħna nkunu qabel materjal ferroelectric, u jingħata field elettriku għalih. Nġibu polarizzazzjoni nonlineari.

Ikkuntant, turi polarizzazzjoni spontanea mhux nulla mingħajr field periferiku.

Nistgħu nkunu nara wkoll li permezz tal-inversion tal-direzzjoni tal-field elettriku applikat, t-tifla tal-polarizzazzjoni tista' tinverti jew tibdel.

Allura, nistgħu nagħtu l-qishom li l-polarizzazzjoni se tiddipendi mill-kondizzjoni preżenti u mill-kondizzjoni preċedenti tal-field elettriku. Il-loop ta' histeresi jiġi ottenut kif fit-figura 4.

Temperatura Curie