Введение к работе
Актуальность работы. Современный технический прогресс во многом стал возможен благодаря развитию материаловедения. В связи с быстрым развитием электроники и электротехники особую важность приобретает задача разработки новых материалов с заданными свойствами. Для создания новых материалов, к которым предъявляются сложные, часто противоречивые требования, требуется соответствующий теоретический подход.
Имеющиеся в настоящее время теоретические модели релаксационной поляризации не дают качественного согласия с экспериментом при удовлетворительном количественном согласии. Отсюда следует, что релаксационная поляризация является «белым пятном» в теории поляризации. Разработка этого вопроса позволит лучше понять природу процессов, происходящих в диэлектриках и безусловно будет полезна материаловедам-практикам. Таким образом, вопрос создания адекватной теоретической модели релаксационной поляризации и объяснение процессов, происходящих в диэлектриках, является актуальным.
Целью диссертационной работы является создание простой, непротиворечивой теоретической модели релаксационной поляризации на основе теории колебаний, позволяющей описывать как релаксационную, так и резонансную поляризацию в твердых диэлектриках в рамках единого теоретического подхода.
Для достижения указанной цели необходимо было решить следующие задачи:
-
Определить основные признаки релаксационной поляризации, найти теоретический подход для описания выделенных признаков.
-
Рассмотреть различные режимы вынужденных колебаний линейного осциллятора, определить особенности и границы существования каждого режима.
-
Определить возможность применения модели линейного осциллятора для описания релаксационной поляризации и найти связь предложенной модели с существующими - Дебая и Сканави.
-
Провести проверку применимости полученных теоретических результатов для объяснения результатов эксперимента.
Научная новизна. Диссертация содержит ряд новых теоретических и методологических результатов:
-
Впервые обобщены и проанализированы признаки релаксационной поляризации, выделены наиболее существенные и бесспорные.
-
Проведено подробное исследование различных режимов вынужденных колебаний линейного осциллятора в зависимости от величины затухания. Выявлены различия и особенности каждого режима.
3.Показано, что резонансная и релаксационная поляризации имеют единую физическую природу, что позволяет построить общую модель резонансной и релаксационной поляризации на основе теории колебаний.
-
Для описания поляризации на слабосвязанных ионах введена концепция слабосвязанного иона, позволяющая объединить динамическую и статистическую модели.
-
Проведено имитационное моделирование переходных диэлектрических спектров с помощью схемы задемпфированного колебательного контура. Показано, что в колебательных системах, описываемых неоднородным дифференциальным уравнением второго порядка, действительно существуют различные режимы колебаний.
Основные положения, выносимые на защиту:
-
Существует четыре различных режима вынужденных колебаний линейного осциллятора в зависимости от величины затухания: резонансный, переходный, заторможенный и переторможенный. Каждый режим имеет свои границы существования и соответствующую спектральную функцию.
-
На основе предложенной динамической модели сформулировано определение релаксационной поляризации, согласно которому релаксационная поляризация представляет собой заторможенные колебания заряженных частиц в диэлектрике под действием переменного электрического ПОЛЯ.
-
Существует связь между предложенной динамической моделью релаксационной поляризации и существующими моделями - Дебая и Сканави.
Практическая и научная значимость. Предложенная в настоящей работе динамическая модель релаксационной поляризации, в отличие от существующих - Дебая, Сканави, Фрелиха, позволяет понять природу этого вида поляризации. Модель позволяет адекватно описывать релаксационные спектры, выявлять различные колебательные комплексы в диэлектриках, производить количественные расчеты. Модель, безусловно, будет полезна материаловедам- практикам, занимающимся разработкой и получением новых диэлектрических материалов.
Апробация работы. Основные результаты диссертации доложены на 2 международных, 2 Всероссийских, 1 республиканской, 2 региональных конференциях: VI-я региональная научно-практическая конференция «Молодежь XXI века: шаг в будущее» (г. Благовещенск, 2005); XII Всероссийская научная конференция студентов-физиков и молодых ученых (г. Новосибирск, 2006); X межрегиональная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых по физике полупро-
водниковых, диэлектрических и магнитных материалов (г. Владивосток, 2006); 3-rd International Conference on material Science and Condensed matter Physics (Moldova, с Chisinau, 2006); XIII Всероссийская научная конференция студентов физиков и молодых ученых (г. Ростов-на-Дону); XVI Республиканская научная конференция аспирантов, магистров и студентов по физике конденсированного состояния (Республика Беларусь, г. Гродно, 2008); XI международная конференция «Физика диэлектриков» (г. Санкт-Петербург, 2008).
По теме исследования опубликовано 11 работ: 5 статей в российских журналах, 1 статья в зарубежном журнале, 5 материалов конференций.
Объем работы и её структура. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка цитируемой литературы, включает 2 таблицы, 35 рисунков и библиографию из 112 наименований. Общий объем диссертации- 108 страниц машинописного текста.
