铁电物理

铁电的性质 电畴 ，铁电物理是研究铁电体这一特殊类型材料的物理性质的学科。铁电体是指那些在没有外部电场作用时，其内部具有自发极化，并且极化方向可以随外部电场的变化而重新定向的材料。

铁电物理

• 一般性质
  • 基本定义
    • 自发极化
      • 晶胞本身的正负电荷中心不重合，既有晶胞具有极性
      • 极化状态是外场为零时自发建立起来的，称为自发极化
        • 例如：BaTiO3属于钙钛矿结构
        • 10种含单一对称轴的点群会产生
          • 1 m mm2 2 3m 3 4 4mm 6mm 6
          • 对称轴称为极轴
      • 永久带电体（自发极化的单晶体）
        • 表面式样会形成一个表面电荷层
    • 铁电体与热释电体
      • 温度改变，电矩发生变化不能被抵偿，才显现出其固有的极化
      • 铁电体是热释电体自发极化矢量能在外电场作用下沿着几个特定的晶向重新定向
        • 具有压电性 热释电性
  • 主要特征
    • 居里点
      • 高于某一温度下铁电性消失，结构发生转变
        • 铁电体的消失和出现是相变过程
          • 顺电体（极化的无序）温度恒大与铁电体（有序）
    • 介电反常
      • 介电常数在居里点附近具有较大的数值
    • 电滞回线
  • 分类
    • 具有氢键 顺电体到铁电体是无序到有序的相变
      • 以磷酸二氢钾为代表
    • 顺电体到铁电体是子晶格发生相对位移
• 电畴
  • 退极化电场的作用下，会分裂成一系列自发极化方向不同的小区域
    • 自发极化方向相同的晶胞所形成的的小区域称为电畴
    • 分隔相邻电畴的界面称为畴壁
    • 受到晶体自发应变的制约
      • 晶体沿着自发极化的方向生长在垂直于自发极化的方向缩短
  • 相邻的自发极化轴矢量是首尾相连的
    • 决定结构的因素
      • 晶体的对称性
      • 晶体中的杂志和缺陷
      • 晶体的电导率
      • 晶体的弹性
      • 自发极化的数值
  • 电畴运动
    • 电畴结构在外场的作用下发生改变的过程
      • 新畴成核 成长
        • 低场强下 成核速率低，开关时间取决于成核时间
        • 高场强下 成核速率高，开关时间主要取决于新畴生长所需时间
• 电滞回线
  • 自发极化在外电场下重新定向不是连续发生的，使得极化强度滞后与外加电场，当电场发生周期性变化 极化强度和电场强度之间形成电滞回线关系
    • 电滞回线存在表示铁电中存在电畴