铁电性基础ppt课件.ppt

《铁电性基础ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、铁电性基础BasicsofFerroelectrics什么是铁电体，开关特性，Sawyer-Tower电路铁电体主要特征典型的铁电材料的主要物理性质铁电材料的分类，反铁电体基本定义具有自发极化强度（Ps）SpontaneousPolarization自发极化强度能在外加电场下反转,SwitchablePsNote:铁电体与铁磁体在其它许多性质上也具有相应的平行类似性，“铁电体”之名即由此而来，其实它的性质与“铁”毫无关系。在欧洲（如法国、德国）常称“铁电体”为“薛格涅特电性”（Seignett-electricity）或“罗息尔电性”（Rochell-electricity）。因为历史上铁电

2、现象是首先于1920年在罗息盐中发现的，而罗息盐是在1665年被法国药剂师薛格涅特在罗息这个地方第一次制备出来。主要特征电滞回线hysteresisloop居里温度CurietemperatureTc介电反常Dielectricanomalous电滞回线hysteresisloop自发极化Ps剩余极化Pr矫顽电场EcSawyer-Tower电路电滞回线表明，铁电体的极化强度与外电场之间呈现非线性关系，而且极化强度随外电场反向而反向。极化强度反向是电畴反转的结果，所以电滞回线表明铁电体中存在电畴。所谓电畴就是铁电体中自发极化方向一致的小区域，电畴与电畴之间的边界称为畴壁。铁电晶体通常多电畴体，

3、每个电畴中的自发极化具有相同的方向，不同电畴中自发极化强度的取向间存在着简单的关系。居里温度（Tc,c）当晶体从高温降温经过c时，要经过一个从非铁电相（有时称顺电相）到铁电相的结构相变。温度高于c时，晶体不具有铁电性，温度低于c时，晶体呈现出铁电性。通常认为晶体的铁电结构是由其顺电结构经过微小畸变而得，所以铁电相的晶格对称性总是低于顺电相的对称性。如果晶体存在两个或多个铁电相时，只有顺电-铁电相变温度才称为居里点；晶体从一个铁电相到另一个铁电相的转变温度称为相变温度或过渡温度。介电反常：临界特征铁电体的介电性质、弹性性质、光学性质和热学性质等在居里点附近都要出现反常现象，其中研究的最

4、充分的是“介电反常”。因为铁电体的介电性质是非线性的，介电常数随外加电场的大小而变，所以一般用电滞回线中在原点附近的斜率来代表铁电体的介电常数，实际测量介电常数时外加电场很小。大多数铁电体的介电常数在居里点附近具有很大的数值，其数量级可达，104-105，此即铁电体在临界温度的“介电反常”。居里-外斯定律Curie-Weisslaw当温度高于居里点时，铁电体的介电常数与温度的关系服从居里-外斯定律：式中：C为居里-外斯常数；为绝对温度；0为顺电居里温度，或称居里-外斯温度。几种典型铁电体的性质BaTiO3，钛酸钡KDP，磷酸二氢钾KH2PO4TGS，三甘氨酸硫酸盐，(NH2CH2COOH

5、)3H2SO4RS，酒石酸钾钠（罗息盐）NaKC4H4O64H2OSpontaneouspolarizationofBaTiO3DielectricconstantofBaTiO3钛酸钡晶体的自发畸变与温度的关系KDP晶体的自发极化强度与温度的关系KDP晶体的介电常数与温度的关系KDP的定压比热与温度的关系KDP晶体的压电常数d36与温度的关系TGS晶体的自发极化强度与温度的关系TGS晶体的起始介电常数与温度的关系TGS的定压比热与温度的关系罗息盐晶体的自发极化强度与温度的关系罗息盐晶体的介电常数与温度的关系RS晶体的弹性柔顺常数S44与温度的关系铁电晶体的分类至今已经发现的铁电晶体有一千

6、多种，它们广泛地分布于从立方晶系到单斜晶系的10个点群中。它们的自发极化强度从10-4C/m2到1C/m2，它们的居里点有的低到-261.5C（酒石酸铊锂），有的高于1500C。表6-1给出了部分铁电晶体的分子式、居里点和自发极化强度。对于晶格结构和特性差异如此之大的各种铁电体，要对它们做完善的统一分类是不容易的。到目前为止，对铁电晶体的分类法有许多种，其中常用的有以下几种单轴铁电体，多轴铁电体根据铁电体的极化轴的多少分为两类。一类是只能沿一个晶轴方向极化的铁电体，如罗息盐以及其它酒石酸盐，磷酸二氢钾型铁电体，硫酸铵以及氟铍酸铵等。另一类是可以沿几个晶轴方向极化的铁电体（在非铁电相时这些

7、晶轴是等效的），如钛酸钡、铌酸钾、钾铵铝矾等。这种分类方法便于研究铁电畴。对称中心根据铁电体在非铁电相有无对称中心亦可分为两类。一类铁电体在其顺电相的晶体结构不具有对称中心，因而有压电效应。如钽铌酸锂、罗息盐、KDP族晶体。另一类铁电体，其顺电相的晶格结构具有对称中心，因而不具有压电效应，如钛酸钡、铌酸钾以及它们的同类型晶体。这种分类方法便于铁电相变的热力学处理。成分和结构根据晶体成分和结构特征，可把铁电晶体