鐵電體的特性

  在熱釋電晶體(ti) 中，有若幹種點群的晶體(ti) 不但在某溫度範圍內(nei) 具有自發極化，且自發極化有兩(liang) 個(ge) 或多個(ge) 可能的取向，在不超過晶體(ti) 擊穿電場強度的電場作用下，其取向可以隨電場改變，這種特性稱為(wei) 鐵電性，具有這種性質的晶體(ti) 稱為(wei) 鐵電體(ti) 。大量實驗表明，描述鐵電體(ti) 的物理性質（如極化強度、熱釋電係數、壓電常數等）與(yu) 外電場E之間的滯後關(guan) 係曲線就是電滯回線（ferroelectric hysteresis）,類似於(yu) 鐵磁體(ti) 的磁滯回線。除此之外，鐵電體(ti) 與(yu) 鐵磁體(ti) 在許多其他物理性質上也是具有一一相對應的類似，如電疇對應磁疇，順電鐵電相變對應於(yu) 順磁-鐵磁相變，電矩對應磁矩，所以曆*就將這類具有電滯回線的晶體(ti) 稱為(wei) 鐵電體(ti) 。鐵電體(ti) 的共同特性為(wei) ：①具有電滯回線；②具有結構相變溫度，即居裏點；③具有臨(lin) 界特性。分述如下。

   （1）電滯回線

自發極化僅(jin) 僅(jin) 是晶體(ti) 具有鐵電性的必要條件，鐵電體(ti) 的重要特性之一是具有電滯回線。鐵電體(ti) 的典型P-E電滯回線如圖所示，它表明，鐵電體(ti) 的極化強度P與(yu) 外加電場E之間呈非線性關(guan) 係，且極化強度隨外電場反向而反向。極化強度的反向源於(yu) 鐵電體(ti) 內(nei) 部存在的電疇反轉。這裏為(wei) 了討論簡化，以單晶體(ti) 為(wei) 例，假定自發極化的取向隻有兩(liang) 種可能，即沿某晶軸的正向和負向，施加的外電場方向平行於(yu) 極化軸。當場的總電矩為(wei) 零時，晶體(ti) 中相鄰電疇的極化方向相反，晶體(ti) 的總電矩為(wei) 零。當施加逐漸增加的外電場時，自發極化方向與(yu) 電場方向相反的那些電疇體(ti) 積將由於(yu) 電疇的反轉而逐漸減小，與(yu) 電場方向相同的那些電疇則逐漸擴大，於(yu) 是，鐵電晶體(ti) 在外場方向的極化強度隨電場增加而增加，如圖的OA段曲線所示。當電場增大到足夠使晶體(ti) 中反向電疇均反轉到外場方向時，晶體(ti) 變成單疇體(ti) ，晶體(ti) 的極化達到飽和，如圖中C附近部分所示。此後電場再增加，與(yu) 一般

 18℃之間為(wei) 鐵電相，其他溫度為(wei) 順電相，因此，24℃稱為(wei) 它的上鐵電 居裏溫度，-18℃為(wei) 它的下鐵電居裏溫度。

  晶體(ti) 的順電相和鐵電相在晶體(ti) 的對稱性方麵有著緊密的內(nei) 在聯係。通常，高溫的順電相總是對稱性較高的結構，稱為(wei) 鐵電體(ti) 的原型結構，隨著溫度的降低，某些對稱要素要消失，晶體(ti) 便可能轉變為(wei) 鐵電相。因此，晶體(ti) 的各種鐵電相實際上是某種原型結構對稱性發生逐次遞降而形成的亞(ya) 群。

（3）臨(lin) 界特性

晶體(ti) 在發生順電-鐵電相變或其它極化狀態發生變化的結構相變時，晶體(ti) 的一係列物理性質發生反常變化。例如，晶體(ti) 的介電性質、彈性、壓電性、光學性質、熱學性質等大都出現明顯的改變。晶體(ti) 在相變點附近所發生的各種反常變化通稱為(wei) 臨(lin) 界現象。晶體(ti) 的臨(lin) 界現象包含了許多有關(guan) 鐵電現象本質和晶體(ti) 內(nei) 部各種物理過程的重要信息。臨(lin) 界現象對於(yu) 材料的實際應用也有很重要的意義(yi) 。