铁电软膜理论

软膜相变的应用
根据软膜理论，铁电相变和反铁电相变都应该在普 遍的结构相变理论的基础上来进行研究，从而不再 局限于只能对个别的铁电体模型进行研究。 铁电相变软膜理论提出后,人们利用中子散射、 Raman散射等方法对软膜进行实验。
铁电软膜理论
theory of soft modes
软膜理论
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铁电软膜理论的发展 铁电软膜的概念
软膜理论的意义
软膜相变的应用
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铁电软膜理论的发展
铁电体的研究始于19世纪20年代罗息盐的介电性能 的发现 40年代，铁电唯象理论建立 由于铁电性的起因与晶体结构、电子结构、长程和 短程相互作用等有关系，铁电体的结构也比较复杂 ，原子水平上的铁电性的微观理论的提出比较晚。 60年代铁电软膜理论出现，并基本完善，即软膜阶 段 软膜理论是铁电体微观理论的突破性进展，是在晶 格动力学范围内研究的
铁电软膜的概念
基本概念：
布里渊区中心光学横膜的软化 铁电性的产生 软膜本征矢的冻结造成了原子的静态位 移，从而使晶体中出现自发极化。
软化的概念
软化表示频率降低。简谐振子的圆频率与力系数成 正比。力系数小，意味着软，与频率降低一致。 软化到频率为零时，原子不能回复到原来的平衡位 置 冻结或凝结。 软膜理论 晶格振动问题 从晶格势能出发 原子的运动方程 振动着的离子受到短程力（相邻离子间的弹性恢复 力）和长程库仑力的作用， 对光学横膜，频率为
在布里渊区中心频率为零的长波极限的光学波，两 类原子的运动方向相反，
当降温到某个温度时 该振动冻结，原子偏离平 衡位置的振幅成为晶态位移，原子已经进入新的平 衡位置，晶体的对称性也就发生了变化，并且形成 了沿位移轴的电偶极矩 铁电相变。 自发极化的出现联系于布里渊区中心某个光学横膜 的软化。
[ ( ) ) 2 ( Ze 0] R 0 9 v 0
2 T O
2
对光学纵膜，频率为：
[( )2 ) 0](Ze R0 9 v 0
2 T O
2
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振膜频率决定等式右边两部分的贡献。 对于TO膜，这两种力具有相反的符号，在温度适当 时，它们的数值接近相等，使振动频率趋近于零， 原子偏离平衡位置的位移将被冻结，即原子进入新 的平衡位置，形成了新相，晶体由一种结构变成另 一种结构。 对于LO膜，这两部分作用力是相长的，总的作用力 不会为零，所以LO膜不会产生铁电相变。
在布里渊区中心的光学膜中，每个晶胞中对应的离 子在同一时刻具有相同的位相，如果这种膜冻结， 每个晶胞中正负离子将保持同样的相对位移，于是 整个晶体呈现均匀的自发极化。
在布里渊区中心的声学膜，两类原子的运动方向相 同，并不伴随极性的改变，所以声学膜的冻结不可 能导致自发极化。
软膜理论的意义
软膜理论揭示了铁电相变的共性，指出铁电相变只 是结构相变的一种特殊情况。光学横膜表明正负离 子相向运动，在布里渊区中心的振动膜导致的结构 相变称为铁畸变性相变，铁电相变是铁畸变性相变 的一种。 由布里渊区中心以外某处膜的软化导致的结构相变 称为反铁畸变性相变，如软膜波矢位于布里渊区边 界，可导致反铁电相变。