Антисегнетоэлектрики

Существуют кристаллы, изоморфные с сегнетоэлектриками или обладающие структурой, весьма близкой к структуре сегнетоэлектрических кристаллов. При понижении температуры они часто претерпевают фазовый переход из состояния с более высокой симметрией в состояние с более низкой симметрией, что связано с незначительным искажением кристаллической решетки. Вместе с тем в отличие от сегнетоэлектриков такие кристаллы не имеют результирующего электрического дипольного момента, спонтанная поляризация равна нулю, отсутствуют петли гистерезиса, хотя обнаруживается доменная структура.

Оказывается, что в большинстве случаев фаза, обладающая более низкой симметрией, может быть описана как система эквивалентных подрешеток с равными, но противоположно направленными поляризациями (рис.1.6). Такие кристаллы называются антисегнетоэлектриками.

Рис. 1.6.Компенсация дипольных моментов

в антисегнетоэлектрическом кристалле

На рис. 1.6 показана схематически часть элементарной ячейки антисегнетоэлектрического кристалла. Видно, что электронные и дипольные моменты атомов скомпенсированы, поэтому спонтанная поляризация отсутствует. Наличие фазовых переходов, связанных с перестройкой структуры, приводит к аномалиям ряда физических свойств в этой области и, прежде всего, к аномалии диэлектрической проницаемости.

Хотя петля гистерезиса не наблюдается из-за отсутствия макроскопической спонтанной поляризации, сильное внешнее электрическое поле может произвести перестройку диполей из антипараллельного расположения в параллельное, т.е. индуцировать сегнетоэлектрическую фазу. При этом наблюдаются своеобразные двойные петли гистерезиса (рис. 1.7.)

Рис. 1.7.Двойная петля диэлектрического гистерезиса в

антисегнетоэлектриках

Из одних только термодинамических соображений нельзя заключить, является ли данный фазовый переход антисегнетоэлектрическим. Для решения этого вопроса необходимо располагать еще данными структурного анализа. Совершенно очевидно, что критические условия для возникновения антисегнетоэлектрических и сегнетоэлектрических свойств очень тесно связаны между собой. Часто наблюдаются переходы между сегнето- и антисегнетоэлектрическими состояниями. Существуют кристаллы, которые при определенных внешних условиях (температуре, поле Е, давлении) могут проявлять как сегнето-, так и антисегнетоэлектрические свойства.

Существуют также кристаллы, которые также как антисегнетоэлектрики содержат две антипараллельно поляризованные подрешетки, но в отличие от них эти подрешетки имеют не равные по величине поляризации, полной компенсации дипольных моментов не происходит, поэтому кристалл проявляет сегнетоэлектрические свойства. Называются такие кристаллы сегнетиэлектриками (например, NaNbO₃).