弛豫铁电体的介电老化行为与钉扎效应

通过对典型弛豫铁电体PLZT的介电老化行为研究,发现其介电温度谱中老化温度附近的介电行为与材料结构及缺陷调整存在着有机联系,表明复合钙钛矿弛豫铁电体的结构缺陷特征对其介电老化行为起着重要作用.结合弛豫铁电体老化和退老化介电行为对比分析以及其恒温经时老化行为的研究,揭示出复合钙钛矿弛豫铁电体结构缺陷上的局域化电子和空穴,在内电场作用下,老化一段时间后,产生对称分布,对极化微区产生“钉扎”效应.进而,其介电温度谱中居里温度附近出现的Barkhausen脉冲,则证实了钉扎后的铁电畴壁具有介稳态特征.     

BaTiO3电流变液微波衰减可调控特征

分别考虑微波传播方向与电流变液颗粒链方向相垂直与平行的情况,对BaTiO 3电流变液的微波衰减行为进行了研究.实验发现在垂直的情形,当流体浓度较低时,微波衰减随电场强度增加而加大,并且随浓度增加电场调节微波衰减的幅度增加.超过一定浓度后,衰减由增加改变为减小,同时衰减的电场调节幅度较大.存在一个饱和电场强度,低于此值时,衰减变化显著;超过此值后,衰减变化趋于平稳.在平行的情形,发现衰减随电场强度单调增加.另外,微波衰减随电场强度的变化具有弛豫效应.初步认为微波衰减调控特征与外电场作用下电流变液结构转变和BaTiO 3 自身极化状态改变有关.     

直流电压下植被燃烧颗粒在火焰间隙中的运动分析

近年来山火引起输电线路跳闸事故频发.植被燃烧产生的荷电颗粒畸变电场、产生触发放电是引起间隙放电的关键因素.在正负极性直流电压下,荷电颗粒运动和分布的差异对击穿电压有较大影响.为此,建立简化模型进行温度、流体、电场和颗粒运动的多物理场耦合分析.首先根据典型植被火焰燃烧的放热率,仿真计算温度和流体速度.然后结合流体场和电场,仿真分析不同极性颗粒的受力过程.结果表明,在靠近火焰中部的颗粒受曳力和电场力作用更大,更容易被电极吸附或排斥;荷质比越大,颗粒其受电场力和曳力作用越大.最后分析了不同极性颗粒的运动和分布规律.     

静电场作用下电介质电热效应的热力学机理

以电热效应为基础的固体制冷技术在微电子器件散热等方面有重要的应用.文中将极化能引入热力学基本微分方程,导出了静电场作用下系统的热容、温度、熵和热流量等随外场变化的计算公式,并选用钛酸钡的实验数据验证热力学理论公式,发现这些热力学理论计算式与文献资料提供的实验结果相符.研究表明,电偶极矩随外界温度发生变化是产生电热效应的基础,且介电常数的温度变化率越大,电热效应越明显,因此巨电热效应的研究方向应该是寻找介电常数随温度的剧烈变化区域.     

柔性C形开口谐振环的太赫兹异常透射研究

利用太赫兹时域光谱仪测试系统,研究了聚酰亚胺衬底上的C形开口环周期性结构在太赫兹波段的异常透射特性.结果发现,当入射太赫兹波的电场偏振方向垂直于金属开口时,变化的电场引起电感-电容(LC)共振,使其透射光谱呈现单峰特性;然而,当入射电场偏振方向平行于金属开口时,其透射光谱呈现出多峰性和周期性.通过对其电场能量分布和表面电流的分析发现,这种反常透射特性是由法布里-波罗腔效应和偶极子共振共同作用产生的.     

电场极化下GeS2-Ga2S3-PbI2硫卤玻璃的二阶非线性光学效应

采用Maker条纹测试方法,首次在电场-温度场极化GeS2-Ga2S3-PbI2准三元体系硫卤玻璃中观察到了明显的二次谐波发生(SHG). 对于70GeS2·15Ga2S3·15PbI2组分玻璃,详细研究不同极化电压、极化温度和极化时间对二次谐波(SH)强度的影响,发现当极化温度高于190 ℃,电压高于4.0 kV时,可以观察到SHG并且SH强度随极化电压与时间的升高而增大直至饱和. 在6 kV极化40 min的条件下,SH强度随极化温度的升高先增大后减小. 在6 kV、250 ℃、40 min的最佳极化条件下,70GeS2·15Ga2S3·15PbI2玻璃的二阶非线性极化率χ(2)达到最大值4 pm·V-1. 根据偶极子取向模型,讨论了二次谐波效应的机理是该硫卤玻璃中偶极子在高温条件下摆脱网络束缚沿外加电场方向取向调整,从而破坏了玻璃的宏观各向同性所致,并定性解释了极化条件对玻璃二阶光学非线性效应的影响.     

水溶液中蛋白质的热力学性质

采用偶极子溶剂模型,应用平均场理论研究了水溶液中蛋白质系统的热力学性质.计算了系统的配分函数,得到了水分子的平均偶极矩、系统自由能、熵和热容量的解析表达式,讨论了它们随温度的变化规律.研究发现,平均偶极矩随温度的升高线性减小;蛋白质的熵随温度的升高逐渐增大;相同温度时,恒定电场下的热容值要大于恒定偶极矩下的热容值,恒定电场热容和恒定偶极矩热容随温度的变化规律也不相同,恒定电场热容在变性点具有极大值.     

基于热力学理论的电介质性质研究

电介质材料在物理学的研究中具有非常重要的地位.文章由外电场对电介质作功出发分别推导了电介质所满足的热力学基本方程和Maxwell微分关系,并且由此出发导出了在绝热条件下电介质温度随电场强度变化的规律、介电常数的温度系数变化的规律、等温电致伸缩效应和压电效应的表达式.通过分析可以得出结论,对于介电常数的温度系数(TKE)小于零的电介质,在绝热条件下减小外电场时,电介质的温度将降低.因此利用这个效应可以使电介质通过绝热去电获得致冷效应.     

多维地震作用下高柔结构的地震响应

研究了水平、摇摆和竖向地震动耦合作用下高柔结构的地震响应.推导了水平、摇摆和竖向地震动耦合作用下的动力方程,方程中考虑了摇摆地震动导致的基础转角位移产生的附加重力二阶效应,并探讨了竖向地震作用对重力二阶效应的影响.以某210 m高的电视塔结构为原型,进行了水平、摇摆和竖向地震动耦合作用下的缩尺模型振动台试验.理论与试验结果对比表明:振动台试验结果与推导的动力方程理论分析结果基本吻合,验证了理论分析的合理性和准确性;竖向地震动不仅会引起常规的重力二阶效应的变化,对摇摆倾斜位移引起的附加重力二阶效应也有较大的影响;在水平、摇摆和竖向地震动耦合作用下,结构的动力响应与单一的水平地震作用相比,不仅几何刚度随时间变化,而且会导致较大的不对称的位移响应,使得原本满足水平地震作用下抗震需求的结构可能发生破坏甚至倒塌.     

具有磁电效应的A类反铁磁系统的自旋波理论

自旋波理论通常用来研究低温下各类铁磁、反铁磁的磁性质 .运用自旋波理论 ,考虑外电场作用下产生的磁电效应 ,研究了A类反铁磁系统在主要高对称性方向的自旋波频谱以及由于磁电效应而发生的改变 .发现磁电效应电场的作用相当于一个虚构的磁场 ,能够引起自旋波能谱的分裂     

铁电材料P-E本构关系

铁电材料的极化机制包括：位移极化，转向极化．位移极化正比于外加电场；将电畴的固有电矩在极化方向按玻尔兹曼能量取加权平均得到转向极化．由此推出一个简单的解析表达式，表达了铁电材料极化强度P与外电场E的本构关系．将该解析表达式的结果与文献给出的电滞回线实验数据进行比较，2者符合得非常好．该解析表达式对磁滞回线的模拟效果也非常令人满意。     

外加电场作用下层状铁电多晶材料板的模拟

建立了一个模拟在外加电场作用下的层状铁电多晶板的模型．该模型认为铁电材料的能量密度函数是变形和电位移的非凸函数以及引入了畴变对材料行为的影响．为了满足各晶粒间的运动学约束及电位移场的连续性条件,模型认为每个晶粒具有某种混合构形．通过常应力和常电场强度假设及利用加载过程中须满足的连续性条件,该模型将求解板对外加电场的响应问题转化为求解各晶粒中的应力及各晶界上的电位势的代数方程组的问题．同时,该模型利用两电畴的Ｇｉｂｂｓ自由能之差作为畴变的方向的判据,由要求板的Ｇｉｂｂｓ函数最小来确定畴变量的大小．     

吉布斯自由能判据本质的揭示

通过实例,运用过程的焓效应和熵效应,揭示吉布斯自由能判据的本质,从而引出其他特定过程对应方向性的判据。     

Observation of coupled magnetic and electric domains

Ferroelectromagnets are an interesting group of compounds that complement purely (anti-)ferroelectric or (anti-)ferromagnetic materials--they display simultaneous electric and magnetic order. With this coexistence they supplement materials in which magnetization can be induced by an electric field and electrical polarization by a magnetic field, a property which is termed the magnetoelectric effect. Aside from its fundamental importance, the mutual control of electric and magnetic properties is of significant interest for applications in magnetic storage media and 'spintronics'. The coupled electric and magnetic ordering in ferroelectromagnets is accompanied by the formation of domains and domain walls. However, such a cross-correlation between magnetic and electric domains has so far not been observed. Here we report spatial maps of coupled antiferromagnetic and ferroelectric domains in YMnO3, obtained by imaging with optical second harmonic generation. The coupling originates from an interaction between magnetic and electric domain walls, which leads to a configuration that is dominated by the ferroelectromagnetic product of the order parameters.     

温度梯度铁电薄膜的极化偏移特性研究

采用平均场近似下的横场伊辛模型理论,同时考虑了遂穿频率与温度的相互关系,重点研究了BaTiO3温度梯度铁电薄膜的极化偏移特性.研究表明:量子起伏效应对于温度梯度铁电薄膜的性质有重要的影响,在低温区量子起伏效应尤其显著；温度梯度的存在导致了薄膜内部的极化强度的梯度分布；对于下温度梯度铁电薄膜来说,当量子起伏效应达到足够强时,可以改变极化梯度和极化偏移的方向.     

双色线性激光场中电子与氦原子的散射研究

应用玻恩近似理论,在一种特殊的散射模式(双色线性激光场的极化方向在电子的入射方向和出射方向所确定的平面内,并且极化方向与电子的入射方向有ψ0=38°的夹角)下,利用静电屏蔽的Yukawa势,计算了双色线性激光场中氦原子被电子散射的微分散射截面。从计算结果中可以看出,光子能量、激光强度以及交换光子数的不同对微分散射截面的变化趋势都有较大影响。     

铁电相变的简谐子软模图像

在自由边界条件下计算了立方钛酸钡有限尺寸晶体中原子的简谐振动模 ,发现许多简谐子软模。用这些软模花样说明了晶体冷却时发生具有a畴和c畴结构的铁电相变。理论表明铁电相变过程涉及屏蔽电荷的激发及其在界面的缓慢扩散 ,以最后得出各个电畴内部的均匀自发极化。铁电相变过程的这些细节 ,都得到了实验的有力证明     

Room-temperature ferroelectricity in supramolecular networks of charge-transfer complexes

Materials exhibiting a spontaneous electrical polarization that can be switched easily between antiparallel orientations are of potential value for sensors, photonics and energy-efficient memories. In this context, organic ferroelectrics are of particular interest because they promise to be lightweight, inexpensive and easily processed into devices. A recently identified family of organic ferroelectric structures is based on intermolecular charge transfer, where donor and acceptor molecules co-crystallize in an alternating fashion known as a mixed stack: in the crystalline lattice, a collective transfer of electrons from donor to acceptor molecules results in the formation of dipoles that can be realigned by an external field as molecules switch partners in the mixed stack. Although mixed stacks have been investigated extensively, only three systems are known to show ferroelectric switching, all below 71 kelvin. Here we describe supramolecular charge-transfer networks that undergo ferroelectric polarization switching with a ferroelectric Curie temperature above room temperature. These polar and switchable systems utilize a structural synergy between a hydrogen-bonded network and charge-transfer complexation of donor and acceptor molecules in a mixed stack. This supramolecular motif could help guide the development of other functional organic systems that can switch polarization under the influence of electric fields at ambient temperatures.     

六角多铁HoMnO3的磁电性质及其研究进展

六角HoMnO3材料是近年来多铁性磁电材料研究中一个极其重要且具有代表性的材料.文章全面概述了多铁材料HoMnO3的磁电性质以及近年来国内外的相关研究进展,包括HoMnO3的低温自旋交换作用、磁性相变、外加电场诱导的磁化改变、铁电极化机理以及由于磁弹、自旋晶格耦合、自旋声子耦合作用导致的巨磁电效应等.重点评述了HoMnO3材料磁电效应产生的物理机制,在此基础上,讨论了应用过程中存在的问题,提出了解决的可能途径.     

低强度瞬态电磁场作用下电穿孔机理探讨

通过计算离子在细胞膜外与在细胞膜内的吉布斯自由能,并考虑外加电场的影响,分析离子进入细胞膜的自发性,对低强度瞬态电磁场作用下细胞膜的电穿孔机理作出初步探讨.