Dipolare Relaxationen in ungeordneten Systemen

Abstract

Viele ungeordnete, dielektrische Materialien weisen in einem weiten<br />Spektralbereich eine nahezu frequenzunabhängige Absorption<br />elektromagnetischer Strahlung auf. Entsprechend zeigen<br />Leitfähigkeitsmessungen an solchen Stoffen häufig eine nahezu lineare<br />Frequenzabhängigkeit der AC-Leitfähigkeit. Man faßt ein solches<br />Verhalten unter dem Begriff des 'nearly constant loss' zusammen. Das<br />'asymmetric double well potential model' (ADWP) kann zwar solche<br />Spektren durch aktivierte, lokale Relaxationsschritte beschreiben,<br />falls eine sehr breite Verteilung der Potentialbarrieren angenommen<br />wird. Unklar bleibt in diesem Einteilchenmodell jedoch der<br />physikalische Ursprung der zugrundeliegenden, breiten Verteilungen der<br />Potentialparameter.<br /><br />In dieser Arbeit wird ein Modell langreichweitig wechselwirkender,<br />räumlich ungeordneter, dipolarer Zentren mithilfe von Monte Carlo<br />Simulationen untersucht. Die Dipolzentren sind durch Ladungspaare<br />modelliert, die auf einem Gitter verteilt sind und verschiedene<br />diskrete Orientierungen einnehmen können. Wesentliche Parameter sind<br />die Konzentration c der Dipolzentren und die Temperatur des<br />Systems. Es ist außerdem möglich, der durch die Wechselwirkung<br />generierten dynamischen Energielandschaft eine lokale Unordnung in<br />Form von festen, Gauß-verteilten Platzenergien zu überlagern.<br /><br />Die Simulationsergebnisse zeigen für eine Konzentration c=1/64 eine<br />AC-Leitfähigkeit proportional zur Frequenz f^n mit einem Exponenten n<br />nahe 1, über zweieinhalb Frequenzdekaden. Bei der niedrigeren Konzentration<br />c=1/1000 treten dagegen etwas größere Exponenten auf (n=1.1 bis<br />1.2). Man findet also ein 'constant-loss'-Verhalten in diesen<br />wechselwirkenden Systemen.