73885

Фізична природа власної полярності кристалів

Доклад

Физика

Природа спонтанної поляризації піроелекrpиків (і, тим більше, власної полярності пєзоелекrpиків) не зводиться тільки до зсувів іонних пiдгpаток, але має бути врахована конфіrypація структури кристала.

Украинкский

2014-12-21

40 KB

0 чел.

26. Фізична природа власної полярності кристалів

Природа спонтанної поляризації піроелекrpиків (і, тим більше, власної полярності п'єзоелекrpиків) не зводиться тільки до зсувів іонних пiдгpаток, але має бути врахована конфіrypація структури кристала. Наприклад, вуглець кристалізуєтьcя в структурі алмазу. Крім найпоширенішої в природі кубічної (центpocиметричної) структури алмазу, кристалічний вуглець може іноді мати й піроелектpичну модифікацію. Особливості розподілу електронної щільності в кристалі істотньо впливають на симетрію кристалічних фаток. У зв'язку з цим відзначимо, що навіть прості за хімічним складом кристали хімічних елементів: селен Se і телур Те мають досить складну кристалічну структуру, - вони належать до п'єзоелектpиків типy кварцу (клас симетрії 32). Власну полярність згаданих одноатомних кристалів, мабуть, зумовлено симетрією електронної структури.

У зв'язку з розглядом уявлень про латентну (приховану) полярність важливо відзначити тісне споріднення фізичних механізмів піроелектриків і п'єзоелектриків.  

3в'язок між піроелектрикою і п'єзоелектрикою випливає із електрично індукованих ефектів: прикладене іззовні електричне поле  у будь-якому твердому діелектрику індукує полярну вісь (і піро електричні властивості). Очевидно, що з появою полярної осі центр симетрії зникає, при цьому штучно отримана «піроелектрика» супроводжується п'єзоефектом. Отже, у разі електричного зсуву (індукованої поляризації) виникають одночасно як піроефект, так і п'єзоефект. Важливо відзначити, що прикладеним іззовні електричним зсувом ці ефекти неможливо одержати роздільно - вони з'являються разом. Зв'язок обох ефектів у цьому разі очевидний. Прояв індукованих електричним зсувом ефектів залежить від величини діелектричної проникності.

Латентна полярність виявляється в нецентросиметричних кристалах. Наприклад, у п'єзоелектриках (як і в піроелектриках) спостерігається уніполярність хімічних властивостей. Так, у кристалах кварцу хімічне травлення відбувається набагато інтенсивніше у «додатному» напрямі полярно-нейтральної осі Х порівняно з травленням у «від'ємному» напрямі тієї ж осі. Через це «фігури травлення» на «+» і «-» поверхнях Х-зрізів кварцу значно розрізняються. Так само і в кубічному кристалі арсеніду галію хімічні властивості двох протилежних поверхонь (111 )-зрізу кристала сильно відрізняються одна від одної.

Латентна полярність впливає не тільки на хімічні властивості поверхні п'єзоелектриків, але й виявляється в ЇХ об'ємних властивостях: відомо, що в додатному і від'ємному напрямах полярно-нейтральних осей п'єзоелектриКЇв (наприклад, кварцу) розрізняються механічні властивості (наприклад, міцність, твердість).

Отже, подібність фізичних властивостей полярних кристалів різних класів симетрії очевидна. Власні електричні моменти в них характеризуються різними мультиполями, які можна подати для кожного класу симетрії певним набором мультиполів. У піроелектриках домінує дипольний мотив структури. їх секступоль можна подати як полярнонейтральне об'єднання трьох диполів, а октуполь - як суму трьох секступолей. у разі «істинних» п'єзоелектриків їх внутрішня полярність скомпенсована, але внявлятись вона може за певних граничних умов, спотворюючи форму секступолів й октуполів. Певне спотворення мультиполів призводить до «виділення» з них дипольного моменту - тобто вектора «спонтанної» поляризації. П'єзоелектрик перетворюється в «штучно створений піроелектрик.

  1.  Механічні властивості діелектриків

 

За своїми механічнимu властивостями кристалічні діелектрики вирізняються більшою крихкістю і твердістю, тоді, як метали більш пластичні й пружні. Це зумовлено впливом вільних електронів на властивості металів, що кристалізуються в прості, щільно упаковані гpатки, де переважною силою взаємодії є металевий зв'язок (інші види електричного зв'язку між атомами екрануються вільними електронами). у діелектриках, навпаки, часто утворюються складні багатоатомні структури з різними за фізичною природою взаємодіями структурних елементів.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

11591. Определение момента инерции тел методом крутильных колебаний 160 KB
  Лабораторная работа № 5 Определение момента инерции тел методом крутильных колебаний Цель работы: а определить момент инерции тела относительно оси проходящей через центр массы тела; б проверить теорему Штейнера. Приборы и принадлежности: трифилярный по...
11592. Определение отношения теплоемкостей газа при постоянном давлении и постоянном объеме методом Клемана - Дезорма 52 KB
  ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 12 Определение отношения теплоемкостей газа при постоянном давлении и постоянном объеме методом Клемана Дезорма Цель работы: 1 .Ознакомиться со способами осуществления различных термодинамических процессов. 2 Определение соотношения При...
11593. Определение момента инерции тел с помощью унифилярного подвеса 69.5 KB
  ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 13 Определение момента инерции тел с помощью унифилярного подвеса Цель работы: определить моменты инерции различных тел методом крутильных коле баний. Пронаблюдать зависимость момента инерции от массы тела и ее распределения относитель
11594. Определение удельной теплоемкости металлов методом охлаждения 54 KB
  ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 14 Определение удельной теплоемкости металлов методом охлаждения ТЕПЛОЕМКОСТЬ количество теплоты которое необходимо подвести к телу чтобы повысить его температуру на 1 К точнее отношение количества теплоты полученного телом веществом п
11595. Проверка закона сохранения импульса для замкнутой системы тел 141.5 KB
  ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 20 Проверка закона сохранения импульса для замкнутой системы тел Цель работы: Определить скорости шаров после упругого и неупругого соударений. Приборы и принадлежности: установка ФПМ 08 микросекундомер. ХОД РАБОТЫ: 1.Проведем опыт с...
11596. Изучение собственных колебаний пружинного маятника 190 KB
  Изучение собственных колебаний пружинного маятника Цель работы: исследовать зависимость параметров колебательного движения от свойств пружины. Приборы и принадлежности: пружинный маятник секундомер набор грузов. Порядок выполнения работы: Упражнение 1. О...
11597. Проверка основного закона динамики вращательного движения 139 KB
  Лабораторная работа по механике. Проверка основного закона динамики вращательного движения. Цель: 1 Определить момент инерции маятника Обербека; 2 проверить основной закон динамики вращательного движения. Приборы и принадлежности: установкамаятник Обербека нит...
11598. Определение момента инерции тел относительно оси методом крутильных колебаний 208 KB
  Фронтальная лабораторная работа по механике: Определение момента инерции тел методом крутильных колебаний. Цель работы: а определить момент инерции тела относительно оси
11599. Определение удельной теплоемкости металлов методом охлаждения. 51 KB
  Определение удельной теплоемкости металлов методом охлаждения. Цель работы: определить удельную теплоемкость неизвестного металла. Приборы и принадлежности: милливольтметр для измерения температуры секундомер технические весы щипцы. Порядок выполнения работ