铌酸锂-钽酸锂固溶体 (LiNb$_{1-x}$Ta$_x$O$_3$) 中的相变

对 LiNb$_{1-x}$Ta$_x$O$_3$ 晶体在居里温度 $T_c$ 附近结构相变的研究，是受到 LiNbO$_3$ 和 LiTaO$_3$ 优异高温性能预期组合的推动，分别包括高压电模量和出色的高温稳定性。$T_c$ 标志着利用压电性能的极限，然而与相变相关的结构修饰即使在 $T_c$ 以下也可能影响这一性能及其他性能。值得注意的是，从铁电相到顺电相的相变（其温度强烈依赖于成分 $x$）表现出电导率活化能的显著下降。本文从微观角度讨论了这种下降的幅度、温度依赖性及其潜在机制。密度泛函理论框架下的分子动力学计算表明，在 $T_c$ 以下，端基化合物 LiNbO$_3$ 和 LiTaO$_3$ 均发生显著的阳离子位移，从而可能影响电导率。在 $T_c$ 以上，锂离子的迁移可能得益于锂离子最有利跃迁的扩散路径缩短。在 900 K 以上变得重要的电导率电子贡献，通过极化子图像由自由小极化子的形成和迁移进行了解释。