Segnetoelektra

Šiam straipsniui ar jo daliai trūksta išnašų į patikimus šaltinius.
Jūs galite padėti Vikipedijai pridėdami tinkamas išnašas su šaltiniais.

Segnetoelektra arba feroelektra yra savaiminės poliarizacijos ir poliarizuotumo kitimo dėl išorinio poveikio (elektrinio lauko, temperatūros, šviesos, mechaninės deformacijos) sukelti reiškiniai.

Istorija

Segnetoelektra 1920 m. buvo atrasta Segneto druskos kristaluose. Iš čia ir kilęs pavadinimas. Dėl segnetoelektrikų ir feromagnetikų savybių panašumo nuo 1940 m. vakarų Europos šalyse ir JAV segnetoelektra vadinama feroelektra, o segnetoelektrikai – feroelektrikais. Gana ilgai segnetoelektra buvo laikoma retu ir egzotiniu gamtos reiškiniu, būdingu tik kai kuriems sudėtingos struktūros kristalams, o segnetoelektrikai nebuvo plačiau taikomi elektronikoje ir technikoje. Ilgokai segnetoelektra nebuvo suprasta mikroskopiškai. Požiūris į segnetoelektrikus iš esmės pasikeitė, kai 1960 m. buvo suprastas segnetoelektros ir kristalų gardelės dinamikos ryšys: segnetoelektra atsiranda kaip kristalų fazinio virsmo dėl vienos gardelės optinių virpesių modos, vadinamos minkštąja, temperatūrinio nestabilumo pasekmė. Minkštosios modos koncepcija sukūrė bendrą segnetoelektros mikroskopinį vaizdą, kurio paprastumo nenustelbia daugelio segnetoelektrikų struktūros sudėtingumas.

Medžiagos

Segnetoelektrikas (Feroelektrikas) – kristalas (dielektriko, puslaidininkio, magnetiko), kuris tam tikrame temperatūros intervale savaime poliarizuojasi, o jo poliarizuotumo dydis ir kryptis kinta dėl išorinio elektrinio lauko. Daugeliu atžvilgių feroelektrikai yra feromagnetikų analogai, panašios jų histerezės kilpos ir pan., nors mikroskopinė feroelektriškumo ir feromagnetizmo prigimtis visiškai skirtinga. Tarp feroelektrikų mokslininkams gerai žinomi BaTiO₃, NaNO₂, Pb[Zr_xTi_1-x]O₃, SbSI, SbSBr ir kt.

Poliarizacija

Segnetoelektrikų poliarizuotumas, o tuo pačiu ir dielektrinis jautris netiesiškai priklauso nuo išorinio elektrinio lauko stiprumo. Šį procesą, vadinamą perpoliarizacija, lydi dielektrinė histerezė, apibūdinama poliarizuotumo sotimi P_s ir koerciniu elektriniu lauku E_k. Segnetoelektrikai susideda iš segnetoelektrinių domenų, vienalytės savaiminės poliarizacijos sričių. Stipriame elektriniame lauke domenai orentuojasi elektrinio lauko kryptimi, segnetoelektrikas tampa viendomenis. Segnetoelektrinių domenų poslinkis elektriniame lauke lemia segnetoelektriko dielektrinės skvarbos, elektrinio laidumo ir kitų parametrų priklausomybę nuo elektrinio lauko stiprio ir dažnio. Segnetoelektrikų savaiminė poliarizacija atsiranda arba išnyksta kiekvienam segnetoelektrikui būdingoje fazinio virsmo temperatūroje, arba Kiuri taške. Fazinių virsmų priežastys įvairiems segnetoelektriniams kristalams yra akyviai tyrinėjamos mokslininkų.

Taikymas

Arti fazinio virsmo kristalų gardelė nestabili, o fizikiniai parametrai – ekstremaliai netiesiniai ir jautrūs įvairiems išorės poveikiams. Todėl segnetoelektrikų praktinio taikymo aktualiausiose mokslo ir technikos srityse galimybės gana plačios: keisti vienas energijos formas kitomis, keisti ir išaugoti informaciją ir pan. Šiuo metu segnetoelektrikai yra plačiai taikomi įvairių prietaisų gamyboje.