Orientador: Paulo Roberto de Paula e Silva

Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin

Resumo: Um estudo da transição de fase ferro elétrica em materiais da família KDP e também no par PbHPO4-PbDPO4, focalizando três quantidades físicas, a saber, Temperatura Crítica Tc, Polarização elétrica espontânea a zero Kelvin PM, e Constante de Curie Cc, próximo de Tc, é realizado, no quadro de...

Resumo: Um estudo da transição de fase ferro elétrica em materiais da família KDP e também no par PbHPO4-PbDPO4, focalizando três quantidades físicas, a saber, Temperatura Crítica Tc, Polarização elétrica espontânea a zero Kelvin PM, e Constante de Curie Cc, próximo de Tc, é realizado, no quadro de uma Hamiltoniana simplificada. A referida Hamiltoniana contém, ao contrário da Hamiltoniana de De Gennes, um termo onde a energia cinética entra de maneira explícita, um termo de potencial local simétrico anarmônico e um termo de muitos-corpos semelhante à interação de Heisenberg. A análise toda é feita na Aproximação do Campo Molecular, a qual juntamente com a forma do potencial local permitiram a inclusão de todos os níveis de energia da Hamiltoniana local, necessários nos cálculos estatísticos quânticos na determinação das quantidades acima referidas. Resultados interessantes são obtidos para a importância relativa dos efeitos quânticos na determinação de Tc, PM e Cc para elementos da família KDP e para o par PbHPO4-PbDPO4. Os resultados da aplicação do modelo por nós considerado bem como do modelo de De Gennes na forma considerada por Tokuntaga e Matsubara, a elementos da família KDP, mostram vantagem do primeiro em relação ao segundo modelo, embora ambos os modelos não descrevam quantitativamente os resultados experimentais. Uma curva é obtida para a influência de uma barreira e um fosso de potencial na determinação de Tc, PM e Cc. É mostrado classicamente que, a barreira tende a favorecer o ordenamento ferroelétrico, aumentando Tc, enquanto que o fosso tem tendência exatamente oposta. Também foi mostrado, ainda no quadro da aproximação clássica, que para o caso do poço de potencial dom fosso, existe uma região de valores de Vb, amplitude do fosso, em que o modelo apresenta duas transições de fase uma de 2º ordem e outra de primeira ordem, cujo valor de Tc é menor . O estudo do parâmetro quântico gS em termos da amplitude do fosso de potencial em VS(u), revela um decréscimo no seu valor quando esta aumenta

Abstract: A study of the ferroelectric phase transition in KDP-type materials and PbHPO4 -PbDPO4 pairs was carried out using the framework of a simplified Hamiltonian to explain three physical quantities namely, the critical temperature, Tc, spontaneous electric polarization, PM, at zero 0ºK and the...

Abstract: A study of the ferroelectric phase transition in KDP-type materials and PbHPO4 -PbDPO4 pairs was carried out using the framework of a simplified Hamiltonian to explain three physical quantities namely, the critical temperature, Tc, spontaneous electric polarization, PM, at zero 0ºK and the Curie constant, Cc near Tc. Unlike the De Gennes Hamiltonian, the Hamiltonian used has an explicit kinetic energy term, a local symmetric anharmonic potential energy term and a many-body term similar to a Heisenberg interaction. The complete analysis is done using the Molecular Field Approximation (MFA), which together with the chosen form of the local potential, allowed the inclusion of all of the energy levels of the local Hamiltonian that are necessary for the calculation of the statistical quantities used in the determination of the above quantities. Interesting results are obtained about the relative importance of quantum effects in the determination of Tc, PM and Cc for KDP-type materials as well as for the PhHPO4 - PbDPO4 pair. A comparison of the results of our model with that of Tokunaga and Matsubara(16) applied to the above materials, show that the first one describes more closely the experimental observations, though both models failed to account for them quantitatively. Several curves are obtained for the parameters Tc, PM and Cc using the potential function with barrier decreasing to dip. It is clear from the curves that the presence of the barrier favors the ferroelectric ordering and increases as the barrier increases, whereas the presence of the dip has the opposite effect. It has also been shown that there exists a region of values of amplitude, Vb, of dip for which the model predicts two phase transitions, namely one each of 1st and 2nd order. The value of the Tc for the first order phase transition is lower than the second order phase transition. The study of the quantum parameter gS in terms of the amplitude of the potential dip reveals a decrease in its value as the amplitude is increased