鐵電體

鐵電體

鐵電體是某些晶體在一定的溫度範圍內具有自發極化,而且其自發極化方向可以因外電場方向的反向而反向,晶體的這種性質稱為鐵電性,具有鐵電性的晶體稱為鐵電體。

基本介紹

  • 中文名:鐵電體
  • 外文名:ferroelectric
  • 解釋:晶體的這種性質稱為鐵電性
  • 分類:鐵電體的分布很廣
  • 相變:n級相變是這樣一種相變
  • 學科:材料工程
定義,簡介,簡史,分類,相變,

定義

鐵電體是指具有鐵電性的材料。鐵電體在壓電、介電、熱釋電和電致伸縮等方面有許多套用。具有鐵電性的材料種類很多,有單晶、多晶、無機和有機等。鈦酸鋇、鈦酸鉛、鈮酸鉀等是典型的鐵電體。

簡介

某些晶體在一定的溫度範圍內具有自發極化,而且其自發極化方向可以因外電場方向的反向而反向,晶體的這種性質稱為鐵電性,具有鐵電性的晶體稱為鐵電體。它之所以稱為鐵電體,是因為它與鐵磁體在許多物理性質上有一一對應之處,如電滯回線對應磁滯回線,電疇對應磁疇,順電-鐵電相變對應順磁-鐵磁相變、電矩對應磁矩等等,而並非晶體中一定含有“鐵”。至於一種晶體是否是鐵電體,我們並不能根據其內部結構的對稱性來預測,只能通過實驗來測定。鐵電體的重要特徵之一是具有電滯回線,電滯回線的存在是判定晶體為鐵電體的重要根據。
電滯回線電滯回線

簡史

1655年,法國 La Rochelle 地方的藥劑師 Pierre de la Seignette 最早製造出了酒石酸鉀鈉,這種晶體後來被稱作為 RS(羅息)鹽。和磁性現象的類比,把 Seignette 電性稱為鐵電性,而具有鐵電性的物體被稱為 Seignette 體或鐵電體。

分類

鐵電體的分布很廣,日前已知具有鐵電性的晶體多達上千種。它們廣泛地分布於從立方晶繫到單斜晶系的10個點群中。
一、按結晶化學分類
1.雙氧化物鐵電體
這是一類最重要的鐵電體,均具有氧八面體的結構特徵。按不同的結構有課分成下列五族。
(1)鈣鈦礦型結構
(4)燒綠石型結構
(5)含鉍層狀結構
2.非氧化物鐵電體
這是一類不含氧的無機鐵電體。
3.氫鍵鐵電體
這類鐵電體的共同特點是包含O-H-O或N-H-O形成的氫鍵,為水溶性晶體。
二、按鐵電體順電相有無壓電性分類
1.在順電相沒有中心對稱的晶體
它們在順電相雖無鐵電性,但因為沒有對稱中心,因此具有壓電性,如 RS 鹽。
2.在順電相有中心對稱的晶體
它們的順電相由於存在對稱中心,故無壓電性,如鈦酸鋇類晶體。
三、根據鐵電體極性軸的數目分類
1.只有一根極性軸的鐵電體,如 硫酸銨晶體。
2. 可有有多根極性軸的鐵電體,如鈦酸鋇類晶體。
四、按鐵電體的力學性質和熱學性質分類
1. “軟”性鐵電體
這一類鐵電體的特點是可溶於水,力學性質軟,居里溫度低,具有較低的熔化溫度或分解溫度,如磷酸二氫鉀類晶體。
2. “硬”性鐵電體
其特徵是不溶於水,力學性質硬,居里溫度高,熔化溫度高等,如雙氧化物鐵電體晶體。
五、按相轉變的微觀機制分類
1. 位移型鐵電體
這類晶體由順電相到鐵電相得相轉變與離子的位移緊密相聯繫。
2. 有序-無序鐵電體
這類晶體的順電-鐵電相變是同晶體中氫離子的有序化相聯繫,主要是包括有氫鍵的晶體。
六、按居里-外斯常數的大小分類
1. 居里-外斯常數 c 為105 數量級的鐵電體,這類鐵電體的相轉變機構屬於位移型,如鈦酸鋇類鐵電體。
2. c 為103 數量級的鐵電體,這類鐵電體的微觀相變機構屬於有序-無序型,如磷酸二氫鉀他的晶體。
3. c 為10 數量級的鐵電體,如硫酸銨晶體。

相變

Ehrenfest 首先提出了相變級的廣義定義:n 級相變是這樣一種相變,即其吉布斯自由能G的 (n-1) 階導數相變溫度是連續的,而其 n 階導數在相變溫度是不連續的。
根據壓電熱力學方程,可以知道:在一級相變中,熵 S 、應變 x 、極化強度 P 在居里點 Tc 處的變化是不連續的;在二級相變中,熵 S 、應變 x 、極化強度 P 在居里點 Tc 處的變化是連續的,而比熱 C 、熱膨脹係數 α 、熱釋電係數 p 在 Tc 處是不連續的。

相關詞條

熱門詞條

聯絡我們