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

54285. Усміхніться, рідні матусі 66.5 KB
  Кум: Тихіше Хомо ти дивихто це біля нашої Уляни вишивається Хома: Та це ж Стецько. Кум: А ну послухаймо що воно буде ховаються за тином Стецько іде скоро розявив рот махає руками бачить Уляну сміється з захватом говорить Стецько: Та й патлата. А що в вас варили Уляна: сумно Нічого Стецько: згадує Ну. а тепер що Уляна: Що Стецько: Що Уляна: Що Стецько: Що Уляна: Що Нічого Стецько: Брешеш – бо як нічого Батько казав розпитай її обо всім.
54286. Найдорожча у світі матуся 116.5 KB
  Мета: Відроджувати давні українські звичаї і традиції, пробуджувати в студентів прекрасні і благородні почуття – святе і ніжне ставлення до матерів, до материнства взагалі; виховувати почуття обов’язку у студентів – віддати шану матерям, відплатити любов'ю, турботою і допомогою в майбутньому.
54287. Загальна характеристика творчості В. Маяковського 244.5 KB
  Початок XX століття. Ще ніхто не знав, яким воно буде, але світ в очікуванні великих змін. Зустрічається минуле з майбутнім і намагається застерегти, попередити, передати досвід, але за законом життя майбутнє хоче мати свій досвід, свої помилки й перемоги. На початку XX століття Росія переживає революцію 1905 року, Першу світову війну та дві революції 1917 року, які перевернуть світогляд, ставлення до культури, літератури, віри, людини...
54288. Ваше будущее в ваших руках 52 KB
  Мне кажется что от человека зависит какой он. У каждого человека есть определенное жизненное задание – то чего хотелось бы добиться прежде всего ради чего стоило бы жить. Для группы 1 красный возможность человека заниматься любимым творческим делом. Вам нужно выбрать два человека.
54289. Методична культура - духовно-інтелектуальна база розвитку професіоналізму вчителя 71 KB
  Людина це . Кожна людина яка прийшла у цей світ неоціненна.У всі часи філософи намагалися дати визначення поняттю людина слайд 6. Так Платон стверджував що людина це істота з двома ногами без пір'я.
54290. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА АВСТРАЛІЇ ТА ОКЕАНІЇ 268.5 KB
  Мета: Сформувати в студентів систему знань про специфіку ЕГП Австралії та території Океанії; навчити визначати особливості природи населення та господарства; розкрити роль Австралії в міжнародному географічному поділі; розвивати в студентів геопросторове мислення розуміння доцільності науково обґрунтованого підходу до природокористування системної єдності довкілля людини та її діяльності в територіальному аспекті;...
54291. Майстерня професійного самовдосконалення 71 KB
  Підготовка педагогічних і науковопедагогічних працівників їх професійне самовдосконалення – важлива умова модернізації освіти Національна доктрина розвитку освіти Таким чином основною формою удосконалення рівня професійної компетентності педагога є професійне самовдосконалення шляхом цілеспрямованої самоосвітньої...
54292. УРОКИ КУЛЬТУРЫ ЗДОРОВЬЯ 7-11 классы 4.89 MB
  Тем более мы с вами будем касаться таких острых и острейших вопросов как спасение Человека избавление от зависимостей рождение новой цивилизации здравосозидателей решение проблем наркотизма формирование здорового и оптимального образа жизни. Авторы РАЗДЕЛ I В ЗДОРОВОМ ТЕЛЕ – ЗДОРОВЫЙ ДУХ Урок 1 Здравствуйте На этом уроке ты: ознакомишься с понятием здоровый образ жизни ; узнаешь отношение к ЗОЖ Всемирной организации здравоохранения; выяснишь какие качества жизни тебя больше всего устраивают; вместе с педагогом разберешь...