[發明專利]基于LGD理論的電場調控電介質的介電常數物理模型在審
| 申請號： | 202011292563.4 | 申請日： | 2020-11-18 |
| 公開（公告）號： | CN112487616A | 公開（公告）日： | 2021-03-12 |
| 發明（設計）人： | 杜小平;趙繼廣;張建偉;宋一鑠;呂瀟磊;王陽;陳攀;郜魏柯;楊步一 | 申請（專利權）人： | 中國人民解放軍戰略支援部隊航天工程大學 |
| 主分類號： | G06F30/20 | 分類號： | G06F30/20;G16C60/00 |
| 代理公司： | 北京理工大學專利中心 11120 | 代理人： | 仇蕾安 |
| 地址： | 101416 *** | 國省代碼： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 基于 lgd 理論 電場 調控 電介質 介電常數 物理 模型 | ||
1.一種基于LGD理論的電場調控電介質的介電常數物理模型，其特征在于，從LGD理論出發，將自由能展開為固有極化項和重定向極化項，具體包括以下內容：
1)從固有極化項出發，將自由能對固有極化求二階導數，得出介電常數的固有極化部分與電場之間的數學模型；
2)從重定向極化項出發，考慮受局域隨機場的影響，基于雙勢阱模型，得出介電常數的重定向極化部分與電場之間的數學模型；
3)將固有極化項貢獻的介電常數部分和重定向極化項貢獻的介電常數部分加和得到晶體總的介電常數與電場的物理模型。
2.根據權利要求1所述的基于LGD理論的電場調控電介質的介電常數物理模型，其特征在于：電介質的介電常數分別由固有極化和重定向極化兩部分組成，從LGD理論出發，將自由能展開為固有極化項和重定向極化項表達為：
其中，αi＝C(T-T0)＝1/ε(0)＝1/[ε0εr(0)]是溫度相關的系數，C是常數，T0是居里-維斯溫度，ε(0)是零場下的介電常數，ε0是真空介電常數，εr(0)是零場下的相對介電常數，P是極化，β和γ是與溫度無關的系數；
第一部分，固有極化貢獻的介電常數的推導過程如下：
G(P)對固有極化項求一階導數，得到
G(P)對固有極化項求二階導數，得到
在電介質的極化很小的情況下，極化Pi可表示為
Pi＝εr(E)ε0E (4)
則方程(3)可表示為
進一步化簡為
第二部分，重定向極化貢獻的介電常數的推導過程如下：
對重定向極化項，基于雙勢阱模型，假設重定向的偶極單元可在態1和態2之間變化，并且重定向的偶極單元受到外電場E，周圍偶極單元產生的極化電場ηP0，η是取決于偶極晶格幾何結構的廣義洛倫茲因子，P0是偶極單元的極化，以及缺陷、應變等誘導的隨機局域場，因此偶極單元受到的有效場為
Eeff＝E+ηP0-Elocal (7)
偶極子的配分函數是
根據統計力學原理，處在態1和態2的偶極單元數量為
總極化為
由于P0對于重定向極化很小，因此采取近似Eeff＝E-Elocal，上式簡化為
根據上式，得到重定向極化貢獻的介電常數
即，
第三部分，電介質總介電常數為
εtotal＝εiε0+εe (14)。
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