壓電效應(yīng)下四方晶系晶體本征鐵彈相變研究.pdf

1、在晶體鐵彈相變中，自發(fā)應(yīng)變是唯一序參量。當(dāng)晶體發(fā)生本征鐵彈相變時(shí)，晶體中就會(huì)存在應(yīng)力。壓電效應(yīng)是指晶體的應(yīng)力與電極化強(qiáng)度之間的線(xiàn)性關(guān)系，僅存在于無(wú)對(duì)稱(chēng)中心的晶體中。對(duì)于非中心對(duì)稱(chēng)晶體，由于壓電效應(yīng)的存在該應(yīng)力會(huì)使晶體產(chǎn)生電極化，于是在晶體中產(chǎn)生電場(chǎng)。電場(chǎng)的存在又使得晶體產(chǎn)生應(yīng)變。因此對(duì)于非中心對(duì)稱(chēng)晶類(lèi)，只要發(fā)生本征鐵彈相變，就會(huì)有壓電效應(yīng)產(chǎn)生，在原來(lái)本征自發(fā)應(yīng)變的基礎(chǔ)上還附加了由于壓電效應(yīng)的存在產(chǎn)生的附加應(yīng)變。本文主要研究壓電效應(yīng)的存在

2、對(duì)四方晶系晶體的本征鐵彈相變的影響。推導(dǎo)出壓電效應(yīng)下晶體的彈性修正勁度系數(shù)公式，通過(guò)數(shù)學(xué)軟件求解彈性波在晶體中傳播的微分方程，得到壓電效應(yīng)下晶體的慢度曲面圖，確定出其最易發(fā)生模“軟化”的方向，最后利用Curie原理確定相變前后晶體的對(duì)稱(chēng)性變化。
　　本文研究?jī)?nèi)容具體闡述如下：
　　一、對(duì)于四方晶系，只有非中心對(duì)稱(chēng)的4mm,422,42m,4,4晶類(lèi)發(fā)生鐵彈相變時(shí)才會(huì)有壓電效應(yīng)的影響，推導(dǎo)出以上五個(gè)晶類(lèi)晶體的壓電效應(yīng)下的彈性修

3、正勁度系數(shù)分量。
　　二、應(yīng)用數(shù)學(xué)軟件繪制出壓電效應(yīng)下四方晶系晶體的三維慢度曲面嵌套關(guān)系圖，分析得到了慢度最大值，結(jié)論如下：壓電效應(yīng)下，對(duì)于四方晶系4mm,422,42m類(lèi)晶體，本征鐵彈相變的發(fā)生由c44、c66和(c11-c12)/2中最小的那個(gè)來(lái)確定。當(dāng)c66或(c11-c12)/2最小時(shí),壓電效應(yīng)對(duì)4mm,422,42m晶類(lèi)的鐵彈相變沒(méi)有影響，產(chǎn)生的自發(fā)應(yīng)變和慢度最大值的方向與不考慮壓電效應(yīng)相比均不發(fā)生變化.當(dāng)c44最小時(shí)，

4、壓電效應(yīng)只對(duì)4mm,42m兩個(gè)晶類(lèi)發(fā)生鐵彈相變時(shí)的慢度最大值的方向產(chǎn)生了影響，而對(duì)于422晶類(lèi)沒(méi)有影響。發(fā)現(xiàn)4mm,42m這兩個(gè)晶類(lèi)，在考慮壓電效應(yīng)時(shí)晶體的最大慢度值由原來(lái)的在XY面上的任意方向變成了沿Z軸方向。當(dāng)c44最小時(shí)，這三個(gè)晶類(lèi)的自發(fā)應(yīng)變均為S4(S5),S4-S5。對(duì)于四方晶系的4,4晶類(lèi)，在壓電效應(yīng)影響下：當(dāng)f(c11,c12,c16,c66)

5、向；當(dāng)f(c11,c12,c16,c66)>c44時(shí)，根據(jù)模擬出的慢度曲面確定出慢度最大值的方向和數(shù)值。兩個(gè)晶類(lèi)的慢度最大值均在XY切面上，與壓電系數(shù)e14,e15相關(guān)，其自發(fā)應(yīng)變與應(yīng)力關(guān)系復(fù)雜，無(wú)法確定出來(lái)。
　　三、應(yīng)用Curie原理分析并討論壓電效應(yīng)下四方晶系晶體發(fā)生鐵彈相變時(shí)的對(duì)稱(chēng)性變化。通過(guò)分析可以知道壓電效應(yīng)下四方晶系4mm,422,42m可能產(chǎn)生的自發(fā)應(yīng)變有S1-S2,S4(S5),S4,S5,S6,S4-S5，對(duì)于