什么是鐵電疇？

　　為什么鐵電體會有電滯回線？主要是因為鐵電體是由鐵電疇組成的。理想單疇鐵電單晶體中，晶體內(nèi)部區(qū)域的自發(fā)極化P全部指向同一方向，整個晶體將在內(nèi)外部空間建立起電場。那么周圍空間將儲存相當(dāng)大的靜電能量，從能量角度來看，這種狀態(tài)是不穩(wěn)定的。因此，晶體中鐵電相的自發(fā)極化總是會分裂成一系列極化方向不同的小區(qū)域，其自發(fā)極化在外部空間建立的電場互相抵消，因而，整個單晶對外不呈現(xiàn)電場。事實上，鐵電晶體中的鐵電相通常是由自發(fā)極化方向不同的區(qū)域按一定規(guī)律排列組成的，這些自發(fā)極化相同的小區(qū)域便稱為電疇。分隔電疇的界面稱為疇壁。如果相鄰疇的極化方向相差90°，則稱為90°疇，其間的疇壁稱為90°疇壁。如果相鄰疇的極化方向相差180°，則稱為180°疇，其疇壁為180疇壁。疇壁的厚度很薄，僅有幾個晶胞的尺寸。鐵電體通常是多電疇體，在外加高電場下極化反轉(zhuǎn)或重新定向過程是通過疇壁移動和新疇壁的產(chǎn)生及運(yùn)動來完成的。
 

　　在鐵電體中，電疇是不會取向的，只能沿某幾個特定的晶向取向。每種鐵電體中鐵電相的疇結(jié)構(gòu)中自發(fā)極化允許的取向取決于該鐵電體中原型相的對稱性，即在鐵電體原型結(jié)構(gòu)中與鐵電體極化軸等效的軸向。如BaTiO3在室溫下的四方結(jié)構(gòu)4mm點(diǎn)群，其自發(fā)極化軸為Z軸[001]或[001(-)]方向，而其非鐵電相的原型為立方結(jié)構(gòu)m3m。在m3m點(diǎn)群中與[001] 晶向等效的尚有[010]、[01(-)0],和[100]、[1(-)00]，方向。這些晶向在四方結(jié)構(gòu)的BaTiO3,鐵電體的疇結(jié)構(gòu)中，也是其自發(fā)極化的可能取向。
 

　　鐵電晶體的疇結(jié)構(gòu)，還受晶體自發(fā)應(yīng)變的制約。由于在一切固體介質(zhì)中均普遍存在電致伸縮效應(yīng)，隨著自發(fā)極化出現(xiàn)，晶體沿自發(fā)極化的方向伸長，并在垂直于自發(fā)極化的方向收縮。由于這種應(yīng)變同樣是在無外場和外應(yīng)力時出現(xiàn)的，因此被稱為自發(fā)應(yīng)變。顯然，在鐵電晶體中，電疇壁區(qū)域內(nèi)將會出現(xiàn)強(qiáng)的局部內(nèi)應(yīng)力。
 

　　考慮鐵電體的疇結(jié)構(gòu)中自發(fā)極化方向和自發(fā)應(yīng)變兩個因素。在鈣鈦礦型的四方晶相鐵電體中，可以同時存在180°疇和90°疇外，還存在60°，而在三方相中除有180°疇外，還有70°疇和109°疇。圖中給出了鈦酸鋇晶體中相鄰電疇的自發(fā)極化方向為90°和180°兩種較簡單的電疇結(jié)構(gòu)示意圖。通常，相鄰電疇的自發(fā)極化方向總是首尾銜接的，特殊情況下出現(xiàn)*對接的電疇。對于多晶鐵電體，由于各晶粒間晶軸取向的*性，因此，就整個多晶體而言，不同電疇中自發(fā)極化的相對取向之間沒有任何規(guī)律性。