弛豫鐵電體彌散相變與熱滯效應的伊辛模型*

黃建邦 南虎 張鋒 張佳樂 劉來君 王大威?

1) (西安交通大學電子與信息學部微電子學院， 西安 710049)

2) (桂林理工大學， 有色金屬及材料加工新技術教育部重點實驗室， 廣西光電材料與器件重點實驗室， 桂林 541004)

弛豫鐵電體材料在通訊、傳感、超聲、能量轉換、航空航天等領域具有重要的應用.與正常鐵電體不同，弛豫鐵電體在冷卻過程中出現彌散相變， 體系的宏觀極化不會突然產生， 而是出現納米極性微區， 體系的宏觀晶體對稱性沒有明顯的變化.如何理解彌散相變及其與內部機制之間的相互影響是一個重要的問題.本研究基于伊辛模型(Ising model)， 對自旋變量(在研究中視為電偶極子)引入能量勢阱的作用， 并計算了這一系統的相變過程.結果表明這一改進的伊辛模型使極化率的相變曲線顯著變緩， 呈現出具有彌散相變的弛豫體特性.研究顯示， 弛豫體現象出現的一個重要原因是系統內部偶極子受到勢阱限制而出現反轉受阻， 從而使極化率偏離常規鐵電體.利用這一改進的伊辛模型進一步研究了弛豫鐵電體的熱滯效應， 分析了熱滯的起源，并與實驗結果進行了對比分析， 明確了弛豫體彌散相變和熱滯的物理機制.

1 引 言

弛豫型鐵電體是一類具有獨特性能的鐵電材料， 具有鈣鈦礦結構的弛豫型鐵電體具有極大的介電常數和無滯后的電致伸縮系數， 而優異的壓電系數使得其在諸如驅動器等領域具有重要的應用價值[1-4].例如， 在PbTiO3相關……