第 14 课晶体的压电性质压电性质:电介质不仅在电场中可以极化,某些电介质通过形变也可以产生极化。凡通过形变而产生极化现象的电介质晶体叫压电晶体(piezoelectric crystal) 。当某些电介质晶体在外力作用下发生形变时,它的某些表面上会出现电荷积累,这种现象称为正压电效应【即:受力 电
复旦大学材料物理第12课Tag内容描述:
1、这个现象称为反压电效应【即:电压 受力】 。
正压电效应:压电效应首先是在水晶晶体上发现的。
如果按照图10.4.1 所示的方位,从晶体中切割出垂直于 x 轴的晶片,则称为 x-切晶片。
当沿垂直于晶片方向 (即平行于晶体 2次轴的方向)对晶片施加压力时,在晶片垂直于 x 轴的两侧面上就会出现数量相等而符号相反的电荷;当以张力代替压力时,则电荷改变符号。
如果沿 x2 方向对晶片施加压力( 或张力),则在晶片垂直于 x 轴侧面上也会出现电荷,但电荷符号与上一种情况正好相反。
上述水晶的压电效应,可用图 1042 来说明。
图 1042(a) 为水晶的构造基元 Si02 在(00 01)面上投影。
质点的正电荷重心和负电荷重心的分布情况,如图 1042(b)所示。
这里假定正、负电荷重心是重合的,整个晶体总电矩等于零,因而晶体表面不带电。
当沿 x1 方向(2 次轴方向) 对晶体施加压力时,晶体由于发生形变而导致正、负电荷重心分离,即电偶极矩发生了变化,从而引起晶体在垂直于该方向的表面带电的现象( 图1042(c)。
如果沿 x2 方向施加压力,由于形变而在垂直于 2 次轴的表面上产。
2、电极化是由于组成介质的原子( 或离子) 中的电子壳层在电场作用下发生畸变,以及由于正负离子的相对位移而出现感应电矩。
此外还可能是由于分子(或原胞) 中不对称性所引起的固有电矩,在外电场作用下,趋于转至和场平行方向而发生的。
介电常数是综合反映介质内部电极化行为的一个主要的宏观物理量。
但当外加的高频电场作用时,电极化的某些微观过程(例如电矩的转向过程 )未必追随得上。
所以首先讨论静态介电常数,以便概括电极化的各种微观过程。
这对于了解铁电体的性质是有益的。
设想在平行电容器的两板上(见图 1011) ,充以一定的电荷,当两板间存在电介质时,两板的电位差总是比没有电介质存在(真空) 时低。
这是由于介质的电极化,在表面上出现有感应电荷。
部分地屏蔽了板上自由电荷所产生的静电场之故。
【以下部分主要来自熊兆贤材料物理导论 】许多电导率 很低的材料【实际上是绝缘材料】 ,在电场作用下会沿电场方向产生电偶极矩 ,在靠近电 极的材科表面会产生束缚电荷,这种材料称为介电体或简称为电介质,这种现象称为电介质的极化,极化强度 P 定义为电介质单位体积 内电偶极矩的向量和,即VVP从物质结构的。
3、位置上。
这样,多种粒子的多体问题就简化成多电子问题。
2. 单电子近似(哈特里福克近似) 。
利用哈特里福克自治场方法,电子问题简化为单电子问题,每个电子是在固定的离子势场以及其他电子的平均场中运动。
3. 周期场近似。
认为所有离子势场和其他电子的平均场是周期性势场。
对于三维的周期场中的单电子问题也只能用各种近似方法求解。
通常选取某个具有布洛赫函数形式的完全集合,把晶体电子态的波函数用此函数集合展开,然后代入薛定鄂方程,确定展开式的系数所必须满足的久期方程,据此可求得能量本征值,再依照逐个本征值确定波函数展开式的系数。
不同的方法仅在于选择不同的函数集合。
这是理论计算的框架,实际晶体的能带计算必须借助快速大容量的电子计算机。
所以,晶体能带结构的计算是十分繁重的工作。
因而一些半经验的方法起相当重要的作用,它借助实验数据来确定计算较困难的量。
三维情况的布洛赫定理 123nnRa若函数 f(r)具有晶格的周期性,则 ()nfr引入平移矢量 T(Rn),对于单电子的周期势能 V(r)有()()(nnTVVRr在周期势场中运动的单电子薛定鄂方程为 2()()()HEmr如果。
4、电流将270m:持续不变,而不会有损耗。
昂纳斯还发现,超导转变是可逆的。
加热已处于超导态的样品,当温度高于 Tc 后,样品恢复其正常电阻率,这证实了他的设想,即超导态是物质的一种新的状态,它只依赖于状态参量(如温度),而与样品的历史无关。
温度高于 Tc ,金属处在有电阻的状态,称为正常态。
所以,临界温度 T c 是金属发生正常态超导态相变的温度。
在温度 T 低干 Tc 时,可用外磁场破坏超导电性,使金属处于正常态。
破坏超导电性所必需的最小的磁场 Bc 称为临界磁场,或,它是温度的函数。
对于大多数元素金属超导体, Bc 随温度 T 的变化。
近似写成抛物线关系:0ccBH(9-5-1)201ccTB式中 是在绝对零度的临界磁场。
该关系是一抛物线。
0cB目前已发现有 20 多种金属元素具有超导电性,它们的临界温度和临界磁场列于表 951几种高温超导合金:氧化物高温超导体:一、 超导态的电磁特性 零电阻现象和完全逆磁性(抗磁性)人们最早发现的超导态的电磁特性就是它的电阻等于零。
很自然地把超导体想像成电导率 为无限大的完全导体,这样有可能在没有电场 的条件维持稳恒的电流。