73895

Электронная тепловая поляризация

Доклад

Физика

Тензоры упругости и податливости Приложенные извне механические напряжения Х упруго и обратимо изменяют форму кристалла происходит его деформация х. Поскольку xmn и Xmn тензоры второго ранга в анизотропных кристаллах или текстурах можно ожидать что каждая из девяти компонентов деформаций xkp индуктирована девятью компонентами тензора напряжения...

Русский

2014-12-21

123.69 KB

0 чел.

12. Электронная тепловая поляризация обусловлена слабосвязанными электронами, например, электронами, которые компенсируют структурные дефекты. Это такие дефекты, как например анионные вакансии, - когда нет негативных ионов (рис. 3.2, в, левый фрагмент). Компенсация происходит потому что кристаллическая решетка всегда электронейтральная – количество негативных зарядов в ней равняется количеству позитивных. Электрон, который компенсирует вакансию локализуется на одном из катионов (позитивных ионов), которые окружают вакансию. Однако орбиталь этого атома в этом случае сильно деформирована – она вытягивается в направлении анионной вакансии для компенсации отсутствующего заряда (рис. 3.2, в), который является причиной самовольного создания в решетке кристалла локального электрического момента p0 = ql0, где l0 приблизительно отвечает параметру решетки (~0.5 нм). Величина этого момента не определяется внешним электрическим полем, причем такой «собственный» дипольный момент p0 в тысячи и миллионы раз превышает моменты, индуктированные внешним полем упругой поляризации.

Даже при отсутствии внешнего поля, время от времени, под действием теплового хаотического движения локализированный вблизи вакансии электрон перескакивает с одного соседнего с вакансией катиона на другой, преодолевая некоторый потенциальный (энергетический) барьер U0 (рис. 3.3, б). При этом направление дипольного момента р0 изменяется. Несмотря на то, что таких дефектных мест в реальном диэлектрике достаточно много (их концентрация составляет 10-24 – 10-26 м-3 за концентрацию основных единиц кристалла ~1028 м-3), макроскопическая поляризация в кристалле или текстуре не появляется, так как «собственные» диполи в любой момент ориентированы хаотически. Приложенное извне электрическое поле уничтожает потенциальный барьер в благоприятном для поляризации направлении (рис. 3.3, б), что и приводит к избыточной ориентации диполей «электрон - катион» соответственно приложенному полю (рис. 3.2, г). Таким в общем является механизм электронной тепловой поляризации. Тепловой ее называют потому что прыжки между катионами электрон делает под действием тепловой энергии кристалла. При этом электрическое поле, оставаясь энергетически слабым воздействием U < kT, обусловливает только некоторое перераспределение ориентационных положений собственных локальных электрических моментов р0.

                                           

                  рис. 3.2                                                               рис. 3.3      

18. Тензоры упругости и податливости

Приложенные извне механические напряжения Х упруго и обратимо изменяют форму кристалла – происходит его деформация х. При небольшой деформации выполняется линейная зависимость:

Х = sX,

где sупругая податливость.  Это соотношение называют законом Гука: деформация х растет (или уменьшается) прямо пропорционально приложенному механическому напряжению Х. Изменения деформации и механического напряжения взаимно обусловлены, поэтому закон Гука можно записать в виде:

Х = сх,

где с – упругая жесткость, называемая также модулем Юнга.

Поскольку деформация безразмерна, а единица измерения механического напряжения – Н/м2, то такая же единица сохраняется и для упругой жесткости: с = Н/м2 = Па (паскаль).Упругую податливость определяют соответственно как s = Па-1. Для с и Х иногда используют и другие (внесистемные) единицы: 1 килобар = 108 Па, 1 дин/см2 = 0.1 Па.

Поскольку xmn и Xmn – тензоры второго ранга, в анизотропных кристаллах или текстурах можно ожидать, что каждая из девяти компонентов деформаций xkp индуктирована девятью компонентами тензора напряжения Xkp :

xmn = smnkpXkp

В тензорном представлении xmn имеют ввиду девять уравнений, правая часть которых имеет по девять членов. Первое из этих уравнений:

x11 = s1111X11 + s1112X12  + s1113X13 + s1121X21 + s1122X22 + s1123X23 +  s1131X31 + s1132X32  s1133X33.

Очевидно, что тензор упругой податливости, как и тензор упругой жесткости, является тензором четвертого ранга и имеет 34 = 81 компоненту. На самом деле независимых компонент этого тензора намного меньше, поэтому и тензор напряжений, и тензор деформаций симметричны и имеют даже в самом общем случае не по девять, а по шесть компонент. Соответственно и тензор smnkp и тензор сmnkp симметричны по двум первым и двум последним индексам:

smnkp = skpmn = smnpk = snmpk.

Значит, эти тензоры имеют не больше, чем по 36 независимых компонент. В свою очередь, и тензор, которых состоит из 6х6 = 36 компонент, тоже симметричен относительно главной диагонали соответствующей матрицы. Поэтому каждый кристалл, в особенности и тот, который имеет самую низкую категорию симметрии, имеет не больше 21й компоненты тензоров упругих податливости и жесткости.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

11755. Изучение лабораторного оборудования и методики выполнения лабораторных работ 593 KB
  Изучение лабораторного оборудования и методики выполнения лабораторных работ Методические указания по выполнению лабораторной работы Изучение лабораторного оборудования и методики выполнения лабораторных работ по дисциплине Теория автоматического управлени
11756. Исследование автоматической измерительной системы (потенциометра) 725.5 KB
  Исследование автоматической измерительной системы потенциометра Методические указания по выполнению лабораторной работы Исследование автоматической измерительной системы потенциометра по дисциплине Теория автоматического управления для студентов о
11757. Моделирование динамических звеньев систем автоматического управления на аналоговом вычислительном комплексе АВК-6 479 KB
  Моделирование динамических звеньев систем автоматического управления на аналоговом вычислительном комплексе АВК6 Методические указания по выполнению лабораторной работы Моделирование динамических звеньев систем автоматического управления на аналоговом вычисл...
11758. Исследование авиационной приборной системы слежения за угловым положением вала 460 KB
  Исследование авиационной приборной системы слежения за угловым положением вала Методические указания по выполнению лабораторной работы Исследование авиационной приборной системы слежения за угловым положением вала по дисциплине Теория автоматического уп
11759. Исследование системы автоматического регулирования частоты вращения вала двигателя 797 KB
  Исследование системы автоматического регулирования частоты вращения вала двигателя Методические указания по выполнению лабораторной работы Исследование системы автоматического регулирования частоты вращения вала двигателя по дисциплине Теория автоматичес...
11760. ММДО Шпоры 6.32 MB
  Билет № 1 Загальна задача лінійного програмування. Линейное программирование раздел математического программирования который изучает задачу определения экстремума линейной функции нескольких переменных при линейных ограничениях на переменные в виде рав...
11761. Математичні методи дослідження операцій 2.36 MB
  ВСТУП Дослідження операцій це розділ прикладної математики що займається побудовою математичних моделей реальних задач і процесів економічних соціальних технічних військових і таких інших їх аналізом і застосуваннями. Більшість цих моделей повязані з отри...
11762. Розробка програмного забезпечення автоматизованого дослідження операцій про оптимальне планування асортименту продукції верстатобудівельного заводу 3.97 MB
  Вступ [2] 1. Теоретичні основи дослідження операцій [2.1] 1.1 Завдання на розробку програмного забезпечення [2.2] 1.2 Основні поняття дослідження операцій [2.3] 1.3 Метод послідовного покращення плану перший алгоритм [2.4] 1.4 Задачі лінійного прогр...
11763. Математические методы исследования операций 2.73 MB
  МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ к изучению курса и выполнению контрольной работы по дисциплине Математические методы исследования операций для студентов специальности 7.080404 Интеллектуальные системы принятия решений заочной ускоренной формы обучения УДК Ме...