介电弛豫

介电弛豫王卓2010.8.31介质的色散和损耗弛豫一个宏观系统由于周围环境的变化或它由于一个外界的作用而变成非热平衡状态，这个系统经过一定时间由非热平衡态过渡到新的热平衡态的整个过程就称为弛豫。弛豫过程就是微观粒子相互作用而交换能量，最后达到稳定分布的过程。这一过程的宏观规律决定于系统中微观粒子相互作用的性质。弛豫时间德拜弛豫方程()()()1sjj221s22()1s22()()tan()ss，固体单弛豫机制的Debye模型中’、”、tan与频率的关系图Cole-Cole方程)1(*)(1is小于1或为零，为平均弛豫时间。参数可用来衡量Debye方程的适用程度。Ba(Fe1/2Ta1/2)O3陶瓷101102103104105106050001000015000200002500030000153K163K186K203K221K244K'Frequency(Hz)101102103104105106050000100000150000200000250000'Frequency(Hz)440K453K479K499K531K552K591K值：0.106~0.1130.357~0.524双势阱弛豫模型缺陷极化由双势阱模型导出的弛豫型介电响应只能适用于频率比红外频率低的交变场中。弛豫型铁电体1)宽化平缓的介电常数峰，并且Tm具有明显的频率色散；2)其自发极化并不像正常铁电体那样在Tc点突然消失，而是逐渐减小到零；3)没有光学各向异性和宏观结构相变。弛豫型铁电相变温度降低非极化的顺电相极化方向随机分布的纳米极化微畴(PNRs)纳米极化微畴被冻结伯恩温度TB冻结温度Tf弥散指数（1g2）表示温度为T时的介电常数，max表示温度为Tmax时的介电常数峰值，C为Curie-Weiss常数，g为弥散指数；对于典型的正常铁电体g等于1，g值越大表明介电弛豫的弥散程度越高，理想的弛豫铁电体g等于2。CTTgmaxmax11Vogel-Fulcher关系Tf表示静态冻结温度，Ea表示激活能，f0为特征频率，k为玻尔兹曼常数，Tm表示介电常数峰所对应的温度。弱场作用下的弛豫型铁电体的行为与偶极玻璃相似，自旋玻璃的磁化系数可以明确地归因于某个特定的永久自旋的重新定向，而弛豫型铁电体的情况要复杂得多，并且造成高介电常数和弥散介电常数峰产生的主导机制还不明确。)](/exp[0fmaTTkEff弛豫型铁电体机理极化微畴（PNRs）不同模型中极化微畴分布示意图1002003004005006000.05.0k10.0k15.0k20.0k103104105106102103104105106x=0.95'Temperature(K)c)'x=0.9b)x=0.85'40Hz40kHz100Hz100kHz400Hz400kHz1kHz1MHz4kHz2MHz10kHza)xTm(K)≤0.8200类德拜弛豫0.8511.98弛豫铁电体0.93.5弥散铁电体0.950正常铁电体Ba[(Fe0.5Nb0.5)1-xTix]O3(x=0.85,0.9,0.95)陶瓷’随温度的变化宏观/微观畴共存宏观畴极性微区成分起伏正常铁电体弥散铁电体弛豫铁电体稀释的极性微区类德拜弛豫随着BaTiO3的减少谢谢！