物理化学数据手册之介电常数( 四 ) _知识百科

纳米材料的介电特性已做了一些初步的研究,研究表明 :介电特性明显地随纳米材料的颗粒粒径变化。我们认为随量子点尺度的不同
,量子点中的介电常数是变化的量子点中的电子和空穴被限制在一定的空间尺度范围内做准周期的运动
,因而电子、空穴所形成的电场也做近似周期的变化。
量子点越小 ,这种准周期变化的频率也就越高
,当频率高到量子点内仅有电子的位移极化跟得上它的变化时 ,量子点内的介电常数为最低 (对应体材料中的光频介电常数
) 。而对于足够大的量子点 ,电子、空穴准周期运动的频率足够小 ,量子点内各种极化过程均跟得上它的变化 ,这时量子点的介电常数达到最大
(对应体材料中的静态介电常数) 。
由于量子点的结构不同于体材料的结构 ,可能在量子点中存在一些异于体材料的极化过程
,这样量子点介电常数的变化范围也就可能不同于体材料介电常数从光频介电常数到静态介电常数间的变化范围
,这一点还有待于做进一步的研究。
事实上 ,即使在同一尺度的量子点内 ,它的介电常数也是变化的
。因为被限制在一定空间尺度范围内的电子和空穴 ,由测不准关系 ,它们的动量是不确定的 (在某一范围内变化 )
,这样在量子点内电子、空穴运动的准周期频率也是变化的 ,因而量子点的介电常数也是变化的
,我们所指的对应某一尺度量子点的介电常数实际上是这一尺度量子点的各个可能介电常数的平均值。
事实上，人们通过实验已经推断并证明了量子点的介电常数随其尺度的不同是可以发生变化的，这一推论将对传统的静态特殊公式产生了挑战，由于这是涉及到一个更深层次的研究，我们作为本科课题，就点到即止，为以后开展进一步研究做个必要的介绍。
四、电介质的介电常数及其应用
通过对电介质性质的研究和介电常数的理解，人们已经开始加强对电介质的应用开发，因而也产生了很大的经济效益。
例如：固态电介质的物理特性及其应用固态电介质分布很广,它具有许多可供利用的性质,例如电致伸缩、压电性、热释电性、铁电性等。目前，人们研究电介质的应用，在固态电介质方面取得了较大进展。其研究重点仍然是研究无机电介质晶体的机电、电光和铁电等性质,就其原因在于这些方面有着重要的技术应用。
因此，我们对电介质的应用，将重点介绍固态电介质的各种物理特性及其相关的技术应用。
（一）电致伸缩效应及其应用
电介质的电极化会引起内应力从而发生局域形变,内应力与外电场的平方成正比的二阶效应称为电致伸缩。
任何电介质都存在电致伸缩效应,但除钛酸钡
、锆钛酸铅
及一些弛豫型铁电体类的晶态材料外,一般的电致伸缩效应都是很小的。但在大功率脉冲的强激光作用下,激光的强电场通过电致伸缩效应在固体介质中构成甚强的超声行波场,从而引起受激布里渊散射,有可能制成连续可调的激光器。
（二）压电效应及其应用
非中心对称的晶体都是压电晶体,它们在外界压力的作用下通过内部的极化过程,使晶体表面出现面电荷,这种效应称为压电效应。没有中心反演对称的一些带有离子键的晶体,在外电场作用下会出现内应力与外电场强度成正比的一阶效应,这是压电效应的逆效应。
这种一阶效应所能引起的晶体的应变要比电致伸缩大得多。压电晶体种类很多,最常见、而且用得广的有水晶、罗息盐、ＡＤＰ等。压电材料的实用化方面早期有两个奠基性的工作。第一,1916年朗之万发明了用石英晶体制作的水声发射器和接收器,并用于探测水下的物体。

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