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编者的话:压电铁电物理的基本理论知识

压电铁电物理由王春雷、李继超、赵明磊等主编,可作为电介质物理相关专业高年级本科生和研究生的教学参考书。供铁电材料研究人员参考。

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简介

《压电铁电物理》系统地介绍了压电铁电物理的基本理论知识。内容分为10章。第1-3章介绍压电铁电的相关知识:晶体结构、介电和弹性特性,第4-5章介绍压电效应、压电方程和振动模式,第6-8章介绍铁电的基本概念和理论,第 9 章讨论极化反转和介电响应,最后一章介绍压电铁电应用。

目录

前言

符号表

第一章晶体结构

1.1 晶体结构的周期性

1.2 边和平面索引

1.3 宏观对称和点群

1.4 晶轴和直角坐标轴的选择

练习题

思考题

第 2 章介电特性

2.1 介电常数张量

2.2 独立介电常数

2.3 介电极化机制

2.4 有效场论

2.5 静态介电常数和微观极化率

练习题

第 3 章弹性特性

3.1 应力、应变和胡克定律

3.2 对称性和弹性常数

3.3 晶体中的弹性波

3.4 晶体的铁弹性

练习题

第四章压电效应和压电方程

4.1 压电效应

4.2 压电常数和对称性

4.3 压电晶体的切割

4.4 钛酸钡z切晶片的压电方程

4.5 各种压电方程常数之间的关系

4.6 一般情况下的压电方程

4.7 机电耦合系数

练习题

编程

第五章压电振动器的振动模式

5.1 细长压电振子的长度伸缩振动

5.2 薄压电振子的径向振动

5.3 其他压电振动器

5.4 等效网络法

练习题

小项目

第6章晶体的铁电性

6.1 晶体的铁电性

6.2 几种典型的铁电体

6.3 反铁电体

6.4 前驱体铁电体

6.5 铁电弛豫

6.6 铁电聚合物

6.7 热电效应

练习题

第7章铁电体的宏观理论

7.1 铁电体的热力学关系

7.2 铁电体的电致伸缩和压电效应

7.3 铁电体的自由能和相变

7.4 反铁电体的自由能和相变

7.5 动态属性

7.6 色散相变

7.7 热释电系数和电卡系数

练习题

小项目

第8章铁电体的微观理论

8.1 钛酸钡铁电体的 Slater-Devonshire 理论

8.2 KH2P04 铁电体的 Slater-Devonshire 理论

8.3 软模式的基本概念

8.4 位移铁电相变的软模理论

8.5 有序-无序铁电相变的伪自旋模型

练习题

第 9 章极化反转和介电响应

9.1 域结构

9.2 极化反转

9.3 介电响应

练习题

第十章压电铁电材料的应用

10.1 压电滤波器

10.2 压电晶体振荡器

10.3 压电换能器

10.4 加速度和压力传感器

10.5 压电高压发生器

10.6 压电表面声波器件

10.7 热释电探测器

10.8 铁电存储器

10.9 铁电冷却器

练习题

研究

附录:介电常数、弹性常数和压电常数的坐标变换

A.1 向量和二次张量的坐标变换

A.2 弹性常数的坐标变换

A.3 压电常数的坐标变换

参考文献

前言阅读

本书是根据作者多年在山东大学物理学院高年级本科生和研究生的教学工作,结合本课题组的研究经验编写而成的。

压电和铁电物理的基础知识是本书的重点内容,适合本科生和初三研究生。本书的另一部分描述了最近对铁电和压电材料的科学研究。最新进展,全书共分10章:正文结构;介电性能;弹性性能;压电效应和压电方程;压电振荡器的振动模式; ;铁电显微理论; Polarization Inversion and Dielectric Response and Piezoferroelectric Applications,本书的主要目的是为未来压电铁电材料和器件的研究和开发提供背景知识,以帮助读者更深入地掌握相关内容,每本章安排了适当的练习供读者选择。

阅读本书所需的初步知识有:电磁学、材料工程力学、热力学与统计物理、量子力学与固体物理,本课程后续课程有:介电测量——主要介绍压电铁电材料参数和特性 压电铁电材料的一些测量原理和方法;介电材料与器件——介绍常用压电铁电材料的组成、结构和主要物理性能,压电铁电单晶和陶瓷的制备方法,典型器件的设计原理和理论方法;介电物理实验——物理方法和手段介电材料中常用的表征和测量。

感谢新疆昌吉学院陈惠民、张宝华老师对本课程的意见和建议,感谢山东大学物理学院2003、2004、2005级学生在使用本书时提出的宝贵意见和建议.特别是田学增、杨2005错、吴荣廷、谢启华、杨立峰等同学对讲义中的错误进行了非常详细的修改和更正。

限于编者的知识和水平,书中的错误和不当之处在所难免。希望读者批评指正。

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