在一些電介質(zhì)晶體中,晶胞的結(jié)構(gòu)使正負(fù)電荷重心不重合而出現(xiàn)電偶極矩,產(chǎn)生不等于零的電極化強(qiáng)度,使晶體具有自發(fā)極化,晶體的這種性質(zhì)叫鐵電性(ferroelectricity)?! ?/div>
鐵電性是某些絕緣體材料中在外加電場(chǎng)的作用下自發(fā)極化可以被反轉(zhuǎn)的特性。多數(shù)材料的極化是與外加電場(chǎng)線性成正比的,非線性效應(yīng)是不顯著的。這種極化叫做電介質(zhì)極化。有些稱作順電體的材料,線性的極化效應(yīng)更加顯著。于是與極化曲線斜率相對(duì)應(yīng)的介電常數(shù)是以一個(gè)外加電場(chǎng)的函數(shù)。除了非線性效應(yīng)以外,鐵電材料中還存在自發(fā)極化。這種材料稱作焦電材料。鐵電材料與其不同之處在于它的自發(fā)極化可以在外加電場(chǎng)作用下被反轉(zhuǎn),產(chǎn)生一個(gè)電滯歸線。一般來說,材料的鐵電性只存在于某一相變溫度以下,稱為居里溫度。在這個(gè)溫度以上,材料變?yōu)轫橂婓w?! ?/div>
鐵磁體中的原子有固定的磁偶極矩,這些磁矩自發(fā)排列起來。自發(fā)排列的原因是固體中電子的量子力學(xué)效應(yīng)。鐵磁體的居里溫度指向順磁體轉(zhuǎn)變的溫度,同理對(duì)鐵電體,指材料不再是鐵電體的溫度。對(duì)于一塊未極化鐵電晶體,電疇隨機(jī)排列,凈極化強(qiáng)度為零。當(dāng)外加一個(gè)電場(chǎng)時(shí),電疇同時(shí)向電場(chǎng)方向轉(zhuǎn)動(dòng),當(dāng)電場(chǎng)足夠強(qiáng)時(shí),全部電疇沿電場(chǎng)方向排列一致,這時(shí)晶體變成一個(gè)大電疇,處于極化飽和狀態(tài)。當(dāng)扭轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí),極化反轉(zhuǎn)但不回零,晶體獲得一個(gè)剩余極化強(qiáng)度PR,當(dāng)電場(chǎng)被扭轉(zhuǎn)到矯頑場(chǎng)Ec時(shí),剩余極化強(qiáng)度被去除。鐵電相是一個(gè)相當(dāng)嚴(yán)格的狀態(tài),大多數(shù)材料都是順電狀態(tài),順電相指即使沒有固有電偶極子,電場(chǎng)也可誘發(fā)極化。而鐵電體是有極性的,他們因?yàn)榫О脑优帕卸鴵碛幸粋€(gè)固有電偶極矩。晶體有32個(gè)群,其中,21種是非中心對(duì)稱的。在他們之中,20中是壓電體,即壓力誘發(fā)極化。而在這20種之中只有10種在無壓力下是有極性的,即熱釋電體,溫度變化導(dǎo)致熱膨脹,熱膨脹導(dǎo)化強(qiáng)度變化。后,在這當(dāng)中,當(dāng)極化強(qiáng)度還可以被電場(chǎng)重新定向時(shí),晶體才是鐵電體。
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