钛酸钙铜巨介电的关联性研究

确定介电机理是电介质物理学的核心问题之一。目前常用的巨介电行为建立在孤立单极子和双极子基础之上，但对于非中心破缺和局域有序体系，理论上未能阐释；而德拜模型只考虑非关联的弛豫单元。通过研究在钛酸钙铜不同掺杂条件下的介电弛豫类型和变化规律，观测低频不同振动模式，确定弛豫中强关联作用的特征，明确相应电子结构。在此基础上，根据经典的Hubbard 模型以及L. N. Bulaevskii理论，表述出哈密顿量, 推导出有效电荷和晶格介电响应；通过修正有效场，结合热力学和介电弛豫理论，分析巨介电行为机制，表征强关联作用和介电响应的本构关系，并将此模型应用于钛酸钙铜，解释巨介电行为。本项目有助于推动对巨介电机理的认识，从关联性角度理解钛酸钙铜介电弛豫问题。

CaCu3Ti4O12 (CCTO)是双钙态矿结构的反铁磁绝缘体。在这个体系中，B位钛离子的一维有限偶极子链共存于A位铜离子的一群类极化子3d电子：在温度50K以上，偶极子链热激活贡献离子极化，而在温度151K以上，类极化子3d电子的长程运动贡献电子极化。所提出的物理图象可以部分表述成哈密顿量，并自洽的解释2001年以来所观测的电性和光子相关现象。