|
Изучение зависимости коэрцитивного поля 180-градусных сегнетоэлектриков от характеристик переключающего поля Воронежский государственный университет Научный руководитель: Сидоркин Александр Степанович, доктор физ-мат наук Переполяризация сегнетоэлектрика представляет собой сложный процесс, на который влияет ряд факторов (от характеристик внешних воздействий до свойств самого образца). Одной из важнейших характеристик процесса переключения является коэрцитивное поле, т.е. то значение напряженности внешнего электрического поля, при котором вектор спонтанной поляризация меняет направление на противоположное. Несмотря на то, что коэрцитивное поле не является свойством материала и даже конкретного образца, оно часто оказывается удобным для классификации кристаллов. В работе получена зависимость величины коэрцитивного поля идеального кристалла со 180-градусной структурой от частоты переключающего электрического поля. За основу взята модель движения плоских доменных стенок за счет образования и разрастания на них обратных зародышей. Увеличение коэрцитивного поля с увеличением частоты качественно объясняется достаточно легко. При увеличении частоты уменьшается время, за которое должна происходить переполяризация и, следовательно, большее поле требуется для того, чтобы смешать доменные стенки на нужное расстояние. Процесс образования зародышей носит термофлуктуационный характер, поэтому среднее число зародышей, возникающих в единицу времени на единице площади доменной стенки
где При описании бокового движения доменной стенки можно рассматривать различные механизмы. При разной величине внешнего поля могут преобладать либо процессы образования зародышей, либо процессы их разрастания. Оценка величины коэрцитивного поля делается из следующих соображений. Т.к. переключение происходит за счет движения доменных стенок, то переполяризацию можно рассматривать как смещение стенок на половину равновесной ширины домена  . Само же время переключения  можно оценить, связав с частотой внешнего электрического поля  . Таким образом, скорость доменной стенки, соответствующая движению в поле 
Полученная согласно такому предположению частотная зависимость коэрцитивного поля любой величине переключающего поля имеет один и тот же вид
различаясь только видом коэффициентов
Рис.1 Полученная зависимость совпадает с известным эмпирическим соотношением для с-доменного кристалла BaTiO 3. Численная оценка, сделанная для титаната бария, дает значение коэрцитивного поля порядка нескольких кВ/см, что неплохо согласуется с экспериментальными данными. Кроме того, рассчитанное согласно полученным формулам коэрцитивное поле увеличивается с ростом внешнего электрического поля, что также соответствует эксперименту. |
, (1)
- энергия критического зародыша, 
- площадь критического зародыша, 
- характерный частотный фактор, имеющий смысл числа попыток образования зародыша в единицу времени.
. При 
скорость движения доменной такова, что она успевает сместиться на 
за время 
. (2)
, (3)
и 
. Общий вид кривой представлен на рис.1.
| (c) АСФ России, 2001 |