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

7658. Культура как информационно-семиотическая система 61 KB
  Культура как информационно-семиотическая система. I. Новый поворот в понимании сущности культуры наметился в первой половине XX века, и причиной его стало появление новой науки - семиотики. Семиотика - это наука о знаках, знаковых си...
7659. Современная культура как культура масс-медиа 48 KB
  Современная культура как культура масс-медиа I. Сложность исследования особенностей современной культуры, определяется несколькими моментами. Во-первых, современный мир мультикультурен, так как, если ранее степень изоляции различный культур была зна...
7660. Історія української літератури (20 ст.) 59.5 KB
  Історія української літератури (20 ст.) Загальна характеристика українського літературного процесу 20 ст. Загальні особливості української культури 20 ст. Особливості розвитку української культури і літератури в 20-х рр. Трагедія україн...
7661. Комп’ютерний дизайн 30 KB
  Комп’ютерний дизайн Введення в комп’ютерну графіку Графічні редактори. Способи створення графічного зображення. Основи роботи із програмою векторного і растрового графіка. Литература: Вакал Е.С. - Основы роботы на ПК Глушаков С.В...
7662. Міжнародна інформація 48 KB
  Міжнародна інформація Знайти визначення: що таке інформаційний простір, які різновиди інформаційного простору, його поділ, інформаційна інтервенція, інформація та комунікація. Інформація як наука. Інформація - глобальна проблема. Інформаційний ...
7663. Новітня історія зарубіжних країн 80.5 KB
  Новітня історія зарубіжних країн Створення версальсько-вашингтонської системи Підсумки та наслідки першої світової війни. Плани великих держав щодо мирного врегулювання та післявоєнної організації світу. Паризька мирна конференція...
7664. Професійна етика журналіста 57.5 KB
  Професійна етика журналіста Мораль як предмет етики - це сукупність правил і норм поведінки, якими людина керується у своєму житті. Вони регулюють ставлення людей одне до одного в приватному спілкуванні, колективі, суспільстві. Співжиття за мор...
7665. Робота міжнародного відділу ЗМІ 35 KB
  Робота міжнародного відділу ЗМІ Фахівцем у галузі міжнародної журналістики є Слісаренко, тому варто читати його матеріали, також Коркушко, Андрушко, Лещєнко, Наєм. Три ключові питання для журналіста-міжнародника при підготовці до написання матеріалу...
7666. Соціологія журналістики 60.5 KB
  Соціологія журналістики Соціологія як наука. Предмет, об’єкт, закони й категорії соціології. Структура і функції соціології як науки. Основні етапи й тенденції розвитку соціологічної думки. В середині 30-х рр.. 19 ст. постала...