弛豫铁电体弥散相变与热滞效应的伊辛模型

摘要

弛豫铁电体材料在通讯、传感、超声、能量转换、航空航天等领域具有重要的应用.与正常铁电体不同,弛豫铁电体在冷却过程中出现弥散相变,体系的宏观极化不会突然产生,而是出现纳米极性微区,体系的宏观晶体对称性没有明显的变化.如何理解弥散相变及其与内部机制之间的相互影响是一个重要的问题.本研究基于伊辛模型(Ising model),对自旋变量(在研究中视为电偶极子)引入能量势阱的作用,并计算了这一系统的相变过程.结果表明这一改进的伊辛模型使极化率的相变曲线显著变缓,呈现出具有弥散相变的弛豫体特性.研究显示,弛豫体现象出现的一个重要原因是系统内部偶极子受到势阱限制而出现反转受阻,从而使极化率偏离常规铁电体.利用这一改进的伊辛模型进一步研究了弛豫铁电体的热滞效应,分析了热滞的起源,并与实验结果进行了对比分析,明确了弛豫体弥散相变和热滞的物理机制.