鐵電相變自由能的系列研究與反鐵電相變序參量選取.pdf

1、本文給出了自由能的完整表達式.指出了自由能展開式中各項的物理意義-吉布斯自由能的一階偏導數(shù)都是熱力學變量的共軛變量;其二階及二階以上偏導數(shù)一律都是物性張量,也就是各個物理效應(yīng)的效應(yīng)系數(shù).對自由能求二階偏導數(shù)得到的是線性效應(yīng)系數(shù);而求三階及三階以上偏導數(shù)得到的是非線性效應(yīng)系數(shù).本文討論了序參量是多變數(shù)情況下相變過程中自由能展開式應(yīng)保留的項數(shù).指出當用Landau理論研究相變時,可根據(jù)具體情況,在自由能的序參量展開式中保留相應(yīng)的項;并直接從

2、自由能展開式中系數(shù)的正負來判斷所發(fā)生的相變是一級相變還是二級相變.和傳統(tǒng)的方法一樣,可能相的序參量可從自由能的一階偏導等于零求得;相穩(wěn)定性條件則由序參量的二階偏導的Jacobi順序主子式大于0得到.對于相變的宏觀唯象理論而言,關(guān)鍵是寫出正確的自由能表達式,它可以用點群的基函數(shù)來構(gòu)造.自由能表達式一般需保留到六次冪項,為了快捷地寫出正確的自由能表達式,本文重新計算了具體的表示矩陣下32點群的所有不可約表示的基函數(shù)并將其擴充至三次冪.由給出

3、的基函數(shù)表看出有十八個點群具有三次不變量,高溫相具有這些對稱性的晶體將會發(fā)生一級鐵電相變.利用朗道理論研究了方硼鹽的鐵電相變,求出了所有可能的本征鐵電相-鐵電正交相、三方相和單斜相.利用序參量是多變數(shù)情況下的相穩(wěn)定性條件,計算出了這三個可能的相存在的溫區(qū).針對五種特殊的具有鐵電三方相的方硼鹽,計算出了其鐵電三方相的自發(fā)極化強度、居里溫度和主倒極化率等,發(fā)現(xiàn)自發(fā)極化在居里點有躍變;沿極化方向的倒極化率分量是連續(xù)的,然而垂直于極化方向的倒極