本书系统讲述了压电铁电物理的基础理论知识,内容共分为10章,第1章至第3章介绍了压电铁电的相关知识:晶体结构、介电性质和弹性性质,第4章和第5章讲述了压电效应、压电方程和振动模式,第6章至第8章是关于铁电性的基本概念和理论,第9章讨论了极化反转和介电响应,*后一章是压电铁电的应用介绍。
本书可作为电介质物理高年级本科生及相关专业研究生的教学参考书,也可供从事压电和铁电材料研究的科研工作者参考。

前言
符号表
第1章 晶体结构
1.1 晶体结构的周期性
1.2 晶棱和晶面指数
1.3 宏观对称性和点群
1.4 晶轴和直角坐标轴的选择
练习题
思考题
第2章 介电性质
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 有效场理论
2.5 静态介电常数与微观极化率
练习题
第3章 弹性性质
3.1 应力、应变和胡克定律
3.2 对称性与弹性常数
3.3 晶体中的弹性波
3.4 晶体的铁弹性
练习题
第4章 压电效应与压电方程
4.1 压电效应
4.2 压电常数与对称性
4.3 压电晶体的切割
4.4 钛酸钡z切割晶片的压电方程
4.5 各类压电方程组的常数之间的关系
4.6 一般情况下的压电方程组
4.7 机电耦合系数
练习题
程序设计
第5章 压电振子的振动模式
5.1 薄长片压电振子的长度伸缩振动
5.2 薄圆片压电振子的径向振动
5.3 其他压电振子
5.4 等效网络方法
练习题
小课题
第6章 晶体的铁电性
6.1 晶体的铁电性
6.2 几种典型铁电体
6.3 反铁电体
6.4 先兆铁电体
6.5 铁电弛豫体
6.6 铁电聚合物
6.7 热释电效应
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 铁电体的电致伸缩与压电效应
7.3 铁电体的自由能与相变
7.4 反铁电体的自由能与相变
7.5 动力学性质
7.6 弥散相变
7.7 热释电系数与电卡系数
练习题
小课题
第8章 铁电体的微观理论
8.1 钛酸钡型铁电体的Slater-Devonshire理论
8.2 KH2P04型铁电体的Slater-Devonshire理论
8.3 软模的基本概念
8.4 位移型铁电相变的软模理论
8.5 有序-无序型铁电相变的赝自旋模型
练习题
第9章 极化反转和介电响应
9.1 电畴结构
9.2 极化反转
9.3 介电响应
练习题
第10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 压电声表面波器件
10.7 热释电探测器
10.8 铁电存储器
10.9 铁电制冷器
练习题
调研
附录:介电常数、弹性常数和压电常数的坐标变换
A.1 矢量和二级张量的坐标变换
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

第1章 晶体结构
按照固体材料结构的有序程度特征来划分固体材料,可以把固体材料分成为晶体和非晶体两大类。常见的晶体材料有钻石、水晶、金属、石墨以及食盐等,而非晶材料有石蜡和松香等。一般来说晶体材料有固定的熔点,规则的外形等特点,而非晶材料则没有这些特点。晶体材料可分为单晶和多晶。单晶是指整个材料是原子分子层次上排列规则均匀的材料,如常见到的钻石和水晶都是单晶。而多晶是由许多小的晶体颗粒组成,如金属和陶瓷材料。
压电铁电材料都是晶体材料。*常用压电单晶材料有水晶,又称为石英晶体,其他实用的压电单晶材料还有铌酸锂,硫酸三甘氨酸。*近人们又成功地生长出了铌镁酸铅一钛酸铅单晶体,这是目前发现的压电性能*高的材料。另一大类压电是多晶材料,即压电陶瓷。单晶压电材料和多晶压电材料有各自的特点和应用范围。一般来说单晶材料质量高,但是生产成本也高。而陶瓷材料非常容易批量化生产,并且容易加工成各种所需要的形状。另外压电陶瓷材料还有很重要的一点是只有具有铁电性的材料才能用来制备压电陶瓷材料,如钛酸铅等。而不具有铁电性材料的多晶体则不具有压电性,如石英晶体只能使用单晶体来制备压电元器件。
由于晶体材料的物理性质与晶体的微观结构有密切关系,因此有必要先了解描写晶体结构的概念和方法。本章的主要内容是介绍晶体结构的周期性,引入点阵、晶体对称性、点群等基本概念和定义,*后介绍晶体中晶轴和直角坐标系选择的对应关系。
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