內容簡介
本書系統講述了壓電鐵電物理的基礎理論知識，內容共分為10章，第1章至第3章介紹了壓電鐵電的相關知識：晶體結構、介電性質和彈性性質，第4章和第5章講述了壓電效應、壓電方程和振動模式，第6章至第8章是關於鐵電性的基本概念和理論，第9章討論了極化反轉和介電回響，最後一章是壓電鐵電的套用介紹。本書可作為電介質物理高年級本科生及相關專業研究生的教學參考書，也可供從事壓電和鐵電材料研究的科研工作者參考。
目錄
前言符號表
第1章晶體結構
1.1晶體結構的周期性
1.2晶棱和晶面指數
1.3巨觀對稱性和點群
1.4晶軸和直角坐標軸的選擇
練習題
思考題
第2章介電性質
2.1介電常數張量
2.2獨立介電常數
2.3介電極化機制
2.4有效場理論
2.5靜態介電常數與微觀極化率
練習題
第3章彈性性質
3.1應力、應變和胡克定律
3.2對稱性與彈性常數
3.3晶體中的彈性波
3.4晶體的鐵彈性
練習題
第4章壓電效應與壓電方程
4.1壓電效應
4.2壓電常數與對稱性
4.3壓電晶體的切割
4.4鈦酸鋇z切割晶片的壓電方程
4.5各類壓電方程組的常數之間的關係
4.6一般情況下的壓電方程組
4.7機電耦合係數
練習題
程式設計
第5章壓電振子的振動模式
5.1薄長片壓電振子的長度伸縮振動
5.2薄圓片壓電振子的徑向振動
5.3其他壓電振子
5.4等效網路方法
練習題
小課題
第6章晶體的鐵電性
6.1晶體的鐵電性
6.2幾種典型鐵電體
6.3反鐵電體
6.4先兆鐵電體
6.5鐵電弛豫體
6.6鐵電聚合物
6.7熱釋電效應
練習題
第7章鐵電體的巨觀理論
7.1鐵電體的熱力學關係
7.2鐵電體的電致伸縮與壓電效應
7.3鐵電體的自由能與相變
7.4反鐵電體的自由能與相變
7.5動力學性質
7.6彌散相變
7.7熱釋電係數與電卡係數
練習題
小課題
第8章鐵電體的微觀理論
8.1鈦酸鋇型鐵電體的Slater-Devonshire理論
8.2KH2P04型鐵電體的Slater-Devonshire理論
8.3軟模的基本概念
8.4位移型鐵電相變的軟模理論
8.5有序-無序型鐵電相變的贗自旋模型
練習題
第9章極化反轉和介電回響
9.1電疇結構
9.2極化反轉
9.3介電回響
練習題
第10章壓電鐵電材料的套用
10.1壓電濾波器
10.2壓電晶體振盪器
10.3壓電換能器
10.4加速度和壓力感測器
10.5壓電高壓發生器
10.6壓電聲表面波器件
10.7熱釋電探測器
10.8鐵電存儲器
10.9鐵電製冷器
練習題
調研
附錄：介電常數、彈性常數和壓電常數的坐標變換
A.1矢量和二級張量的坐標變換
A.2彈性常數的坐標變換
A.3壓電常數的坐標變換
參考文獻
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前言
本書根據作者多年在山東大學物理學院針對高年級本科生和研究生的教學工作的積累，結合本研究小組科研工作的經驗編著而成。壓電和鐵電物理的基礎知識是本書講述的重點內容，適合於本科生和低年級研究生學習使用，本書的另一部分內容講述了鐵電和壓電材料近年來科學研究的最新進展，本書內容共分10章：晶體結構；介電性質；彈性性質；壓電效應及壓電方程；壓電振子的振動模式；晶體的鐵電性；鐵電性的巨觀理論；鐵電微觀理論；極化反轉和介電回響以及壓電鐵電套用。本書的主要目的是為今後開展壓電鐵電材料和器件研究和開發的工作者提供背景知識.為了幫助讀者更深入的掌握有關內容，每一章安排了適當的習題，供讀者選用。閱讀本書需要的預備知識有：電磁學、材料工程力學、熱力學和統計物理、量子力學和固體物理，本課程的後續課程有：電介質測量——主要介紹壓電鐵電材料參數和性質的一些測量原理和方法：電介質材料和器件——介紹常見的壓電鐵電材料的成分、結構和主要物理性能，壓電鐵電單晶和陶瓷的製備方法，典型器件的設計原理和理論方法：電介質物理實驗——電介質材料常用的表征測量的物理方法和手段。
感謝新疆昌吉學院陳惠敏、張保花老師對本課程提出的意見和建議.感謝山東大學物理學院2003、2004、2005級同學在使用本教材時提出的寶貴意見和建議.特別是2005級田學增，楊鍇，武榮庭、謝啟華、楊立峰等諸位同學對講義中的錯誤之處做出了非常詳細的修改和更正。
限於編者的學識和水平，書中的錯誤和不妥之處在所難免，希望讀者批評指正。
精彩書摘
第1章 晶體結構按照固體材料結構的有序程度特徵來劃分固體材料，可以把固體材料分成為晶體和非晶體兩大類。常見的晶體材料有鑽石、水晶、金屬、石墨以及食鹽等，而非晶材料有石蠟和松香等。一般來說晶體材料有固定的熔點，規則的外形等特點，而非晶材料則沒有這些特點。晶體材料可分為單晶和多晶。單晶是指整個材料是原子分子層次上排列規則均勻的材料，如常見到的鑽石和水晶都是單晶。而多晶是由許多小的晶體顆粒組成，如金屬和陶瓷材料。
壓電鐵電材料都是晶體材料。最常用壓電單晶材料有水晶，又稱為石英晶體，其他實用的壓電單晶材料還有鈮酸鋰，硫酸三甘氨酸。最近人們又成功地生長出了鈮鎂酸鉛一鈦酸鉛單晶體，這是目前發現的壓電性能最高的材料。另一大類壓電是多晶材料，即壓電陶瓷。單晶壓電材料和多晶壓電材料有各自的特點和套用範圍。一般來說單晶材料質量高，但是生產成本也高。而陶瓷材料非常容易批量化生產，並且容易加工成各種所需要的形狀。另外壓電陶瓷材料還有很重要的一點是只有具有鐵電性的材料才能用來製備壓電陶瓷材料，如鈦酸鉛等。而不具有鐵電性材料的多晶體則不具有壓電性，如石英晶體只能使用單晶體來製備壓電元器件。
由於晶體材料的物理性質與晶體的微觀結構有密切關係，因此有必要先了解描寫晶體結構的概念和方法。本章的主要內容是介紹晶體結構的周期性，引入點陣、晶體對稱性、點群等基本概念和定義，最後介紹晶體中晶軸和直角坐標系選擇的對應關係。
