反铁电体的能量释放效应
发布时间：2021-12-10 01:30
基于唯象理论得到的反铁电体电滞回线的温度关系,系统地研究了二阶相变反铁电体在增加和撤消电场过程中能量释放的温度关系.研究结果显示,反铁电体所释放的能量密度在温度谱有两个峰,高温的大峰在顺电相,其温度略高于居里温度;在反铁电相的低温区还存在一个小峰:当温度从居里温度下降时释放的能量密度会逐步增大到峰的顶点,之后缓慢下降.该结论与大量的实验结果一致.吉布斯自由能的两个参数对可逆能量密度峰的温度宽度和高度均有重要影响:极化强度二次方的系数越小能量密度峰的温度宽度越宽;四次方的系数越小能量密度峰的高度越高;它们支配了反铁电体的极化强度、能量特性和介电常数.本文研究了热力学参数对介电常数峰与能量密度峰的综合影响,并发现两者存在密切的关联效应.
【文章来源】：中国科学:物理学 力学 天文学. 2020,50(06)北大核心CSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
(网络版彩图)反铁电体的电滞回线.(a)在过渡区的变化;(b)在反铁电相的变化;(c)高电场时从低温反铁电相到高温顺电相的变化
图3(b),(d),(e)表示β对可逆储能(Wre)特性的影响当β=2.0时,Wre的峰值达到了55.6;当β=3.0时,Wre的峰值达到了48.5;而当β=4.0时,Wre的峰值只有44.0.因此在实验中如果能够尽可能地减小α0和β值,就能获得温度稳定性好的可逆储能峰高的反铁电陶瓷材料.然而判断铁电或反铁电材料的最简单方法是测量它们的介电温度谱.因为其介电特性也是受α0和β支配的,如式(9)所示.图4给出了介电常数ε与Wre的比较.过渡区的宽度对介电常数的影响较大(Tj=Tc-JA/α0):当α0=0.9,0.6,0.3时,Tj=303.3,305,310 K.图4(a)显示介电峰的位置基本靠近Tj值,然而各峰的宽度却不相同:α0越小Wre峰越宽,介电峰右移得越多,但Wre峰右移得更明显,峰型更宽,峰的高度基本不变.
分别考虑反铁电耦合时正反偶极子对电场的不同响应,得到了反铁电体的电滞回线.在此基础上,本文提出了反铁电过渡区的概念:因偶极子间的反铁电耦合,在高于居里温度的一段温度范围内依然保留反铁电性,并对其回线特征做了描述.通过对二阶相变反铁电体的不可逆储能特性和介电特性进行研究,得到了以下基本结论.(1)反铁电体的吉布斯自由能决定了反铁电体的性质,包括极化、电滞回线、储能和介电常数.
【参考文献】：
期刊论文
[1]铁电性和偶极子转向对电卡效应的影响[J]. 潘瑞琨,潘一路,陈勇,张蕾,郑克玉,程佳吉,曹万强. 中国科学:物理学 力学 天文学. 2020(03)
[2]反铁电体的极化与介电效应[J]. 陈勇,姜朝斌,秦路,王龙海,潘瑞琨,曹万强. 中国科学:技术科学. 2019(11)
[3]铁电体的极化储能效应[J]. 曹万强,陈甘霖,陈勇,王龙海,张蕾,祁亚军,潘瑞琨. 中国科学:技术科学. 2019(08)
[4]双势阱铁电体的场致应变效应[J]. 曹万强,方凡,陈勇,陈琪,骆迁,张灿灿,潘瑞琨,祁亚军. 中国科学:技术科学. 2017(04)
[5]高电场下弛豫铁电体的场致效应[J]. 陈勇,卞梦云,张灿灿,陈琪,骆迁,黄镇,曹万强,潘瑞琨,祁亚军. 中国科学:技术科学. 2017(01)
[6]铁电体中偶极子的滞后对剩余极化的影响[J]. 曹万强,刘培朝,陈勇,潘瑞琨,祁亚军. 物理学报. 2016(13)
本文编号：3531661
【文章来源】：中国科学:物理学 力学 天文学. 2020,50(06)北大核心CSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
(网络版彩图)反铁电体的电滞回线.(a)在过渡区的变化;(b)在反铁电相的变化;(c)高电场时从低温反铁电相到高温顺电相的变化
图3(b),(d),(e)表示β对可逆储能(Wre)特性的影响当β=2.0时,Wre的峰值达到了55.6;当β=3.0时,Wre的峰值达到了48.5;而当β=4.0时,Wre的峰值只有44.0.因此在实验中如果能够尽可能地减小α0和β值,就能获得温度稳定性好的可逆储能峰高的反铁电陶瓷材料.然而判断铁电或反铁电材料的最简单方法是测量它们的介电温度谱.因为其介电特性也是受α0和β支配的,如式(9)所示.图4给出了介电常数ε与Wre的比较.过渡区的宽度对介电常数的影响较大(Tj=Tc-JA/α0):当α0=0.9,0.6,0.3时,Tj=303.3,305,310 K.图4(a)显示介电峰的位置基本靠近Tj值,然而各峰的宽度却不相同:α0越小Wre峰越宽,介电峰右移得越多,但Wre峰右移得更明显,峰型更宽,峰的高度基本不变.
分别考虑反铁电耦合时正反偶极子对电场的不同响应,得到了反铁电体的电滞回线.在此基础上,本文提出了反铁电过渡区的概念:因偶极子间的反铁电耦合,在高于居里温度的一段温度范围内依然保留反铁电性,并对其回线特征做了描述.通过对二阶相变反铁电体的不可逆储能特性和介电特性进行研究,得到了以下基本结论.(1)反铁电体的吉布斯自由能决定了反铁电体的性质,包括极化、电滞回线、储能和介电常数.
【参考文献】：
期刊论文
[1]铁电性和偶极子转向对电卡效应的影响[J]. 潘瑞琨,潘一路,陈勇,张蕾,郑克玉,程佳吉,曹万强. 中国科学:物理学 力学 天文学. 2020(03)
[2]反铁电体的极化与介电效应[J]. 陈勇,姜朝斌,秦路,王龙海,潘瑞琨,曹万强. 中国科学:技术科学. 2019(11)
[3]铁电体的极化储能效应[J]. 曹万强,陈甘霖,陈勇,王龙海,张蕾,祁亚军,潘瑞琨. 中国科学:技术科学. 2019(08)
[4]双势阱铁电体的场致应变效应[J]. 曹万强,方凡,陈勇,陈琪,骆迁,张灿灿,潘瑞琨,祁亚军. 中国科学:技术科学. 2017(04)
[5]高电场下弛豫铁电体的场致效应[J]. 陈勇,卞梦云,张灿灿,陈琪,骆迁,黄镇,曹万强,潘瑞琨,祁亚军. 中国科学:技术科学. 2017(01)
[6]铁电体中偶极子的滞后对剩余极化的影响[J]. 曹万强,刘培朝,陈勇,潘瑞琨,祁亚军. 物理学报. 2016(13)
本文编号：3531661
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