2022-2023學(xué)年高二物理競賽課件：晶體結(jié)構(gòu)

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晶體結(jié)構(gòu)

2假設(shè)有關(guān)的彈性剛度也是c，晶粒周圍介質(zhì)各向同性，其彈性剛度也是c，則此應(yīng)變能密度近似為:式中是d電疇寬度，g是晶粒邊長，

1是電疇的切變角，k是比例系數(shù)。

390°疇寬與晶粒大小平方根成反比，這與小晶粒（10

m以下）BaTiO3陶瓷的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相一致。上式推倒過程中可知，只要90°疇的形成是取決于疇壁能和應(yīng)變能的極小。則此關(guān)系成立。利用可估計(jì)

90的大小。

5疇壁能面密度:晶粒中單位體積的疇壁能為系統(tǒng)總能量密度為

6相應(yīng)的能量密度為由總能量極小的條件可求的出電疇寬度為

7BaTiO3的g=10

m時(shí)，d=0.65

m，

1(c/a)-11.110-2，kc可估計(jì)為0.5

109Nm-2。于是90=5.1

10-3Jm-2。這與前表給出的數(shù)據(jù)基本符合。

8當(dāng)晶粒尺寸減小，自發(fā)極化造成的應(yīng)變減小，形成90°疇無助降低應(yīng)變能，出現(xiàn)單疇結(jié)構(gòu)。顯然這個臨界晶粒尺寸等于疇寬度的平衡值，可得出=>由

9對于BaTiO3，將上述

90、

1和kc的數(shù)據(jù)代入可得，gc1=40nm。另一方面，已知BaTiO3在尺寸小于110nm時(shí)，室溫晶體結(jié)構(gòu)已進(jìn)入立方相。對比兩者可知，BaTiO3陶瓷中不存在單疇晶粒。實(shí)際上，晶粒很小時(shí)，

1因c/a減小而減小，故gc1比這里估計(jì)得要小。

10上面討論的電疇構(gòu)形只是調(diào)整了ac平面內(nèi)得切應(yīng)變，并不改變b方向縮短的狀態(tài)，故不能降低應(yīng)變能w2。在大晶粒陶瓷中觀察到帶狀的疇結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)是

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