物理学前沿讲座之分子铁电物理

NJUPHY2021-08-31 11:29:56


讲座介绍


《物理学前沿讲座》是向南京大学物理学院二年级本科生,集中讲授物理学各学科的主要研究内容、最新研究进展,以及南京大学物理学院相关教师在此领域的主要研究成果介绍。《物理学前沿讲座》共18讲,每讲2个学时,由物理学院相关学科专业的院士、千人计划专家、长江学者、以及优秀青年教师担任主讲,每人负责一讲。

讲座内容和物理学院的学科专业密切相关,分为凝聚态物理前沿、超导、生物物理、光学、声学、核物理、磁学等多个方面。

《物理学前沿讲座》的主要目的是让二年级本科生在学习物理学核心课程之前,了解物理学各学科的主要研究内容、最新研究进展以及物理学院相关老师的具体研究方向。这既增加物理学院二年级同学的知识储备,为他们即将学习物理学核心课程做好准备,也扩充了他们对物理学院各学科方向的认识和视野,为即将到来的专业选择奠定基础。要求同学能够积极参与课堂教学中去,领会各讲座中提到的物理学基本概念以及最新前沿进展,最终使得同学对物理学各学科专业有着一个明确的了解和认识。

活动介绍


从11月10日起到第17周,南京大学物理学院16级团支部将对每一次的“物理学前沿讲座”进行课堂内容的图文回顾,整理并发送至新媒体平台。活动由授课教师秦猛批准,内容经过主讲人审核。旨在在物理学院16级专业分流之前,结合课程,帮助同学们更好的了解物理学各个方向研究内容和前沿进展,指导同学们进行专业选择。由于某些原因,我们不方便公布主讲人的课堂演示文件和联系方式。若同学们有需要,请与授课教师——秦猛联系。

讲座记录只是物理学院16级团支部新开展的活动中的一项,内容和形式都存在不足之处,请同学们在今后的学习中多多提出宝贵意见。同时,同学们可以将自己期待物理学院16级团支部开展什么样的活动、对团组织生活的新鲜想法、以及对团支部建设的宝贵意见发送至物理学院团支部邮箱:njuphy2016tuan@163.com。感谢大家的支持与参与。活力支部,你我共创!


11月10日讲座内容图文回顾


讲座主题:《分子铁电物理》

主讲人:蔡宏灵 


铁电性概念:

(英语:Ferroelectricity)是某些材料存在自发极化,并且自发极化可以在外加电场的作用反转的特性。该术语是类比铁磁性产生的。当铁电性于1920年被Valasek在酒石酸钾钠中发现时,铁磁性就已经被人们所熟知。因此尽管其英文术语的前缀ferro,是“铁”的意思,但是大部分铁电材料都不含有铁。

铁磁VS铁电

铁电发展历史

极化:

多数材料的极化是与外加电场成线性正比的,非线性效应是不显著的。这种极化叫做介电极化。有些称作顺电体的材料,其线性之极化效应更加显著。于是与极化曲线斜率相对应的介电常数为一个外加电场之函数。除了非线性效应外,铁电材料中还存在自发极化。铁电材料的不同之处在于它的自发极化可以在外加电场作用下被反转,产生一个电滞回线。

一般来说,材料的铁电性只存在于某一相应温度以下,称为居里温度。在这个温度以上,材料变为顺电体。

电介质极化

顺电极化

铁电极化

几种典型的铁电材料的电滞回线

应用:

铁电性: NVFRAM\FFET 介电性:大容量电容\可调谐微波器件\PTC热敏元件 电光效应:光开关\光波导\光显示器件 声光效应:声光偏转器 光折变效应:光调制器件\光信息存储器件 非线性光学效应:光学倍频(BBO\LBO)器件\参量振荡\相共轭器件 压电性:压电传感器\换能器\SAW\马达 热释电效应:非致冷红外焦平面阵列

压电材料:

导致晶体发生宏观极化,而晶体表面电荷面密度等于极化强度在表面法向上的投影,所以压电材料受压力作用形变时两端面会出现异号电荷。反之,压电材料在电场中发生极化时,会因电荷中心的位移导致材料变形。

利用压电材料的这些特性可实现机械振动(声波)和交流电的互相转换。因而压电材料广泛用于传感器元件中,例如地震传感器,力、速度和加速度的测量元件以及电声传感器等。这类材料被广泛运用,举一个很生活化的例子,打火机的火花即运用此技术。

例如:利用压电材料发电视频链: http://v.youku.com/v_show/id_XNDc5MjU1Nzg4.html

铁电材料制作硬盘:https://youtu.be/o0F-1sRyvB4

Lecture:https://youtu.be/qXLStQQxHzU

美编:刘韦东

审稿:董佳婧

责编:王雪鹏