铁电材料的a畴与c畴是什么（电畴与磁畴的区别）

本篇文章给大家谈谈铁电材料的a畴与c畴是什么，以及电畴与磁畴的区别对应的知识点，希望对各位有所帮助。

铁电体和电畴分别是怎样定义的

铁电体是某些晶体在一定的温度范围内具有自发极化，而且其自发极化方向可以因外电场方向的反向而反向，晶体的这种性质称为铁电性，具有铁电性的晶体称为铁电体

自发极化的晶体中存在一些自发极化取向一致的微小区域，称为电畴

畴壁性质

通常，铁电体自发极化的方向不相同，但在一个小区域内，各晶胞的自发极化方向相同，这个小区域就称为铁电畴(ferroelectric domains)。两畴之间的界壁称为畴壁。若两个电畴的自发极化方向互成90o，则其畴壁叫90o畴壁。此外，还有180o畴壁等。

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铁电性的铁电畴

通常，铁电体自发极化的方向不相同，但在一个小区域内，各晶胞的自发极化方向相同，这个小区域就称为铁电畴(ferroelectric domains)。两畴之间的界壁称为畴壁，根据两个电畴的自发极化方向，可分为90畴壁、180畴壁等。畴壁通常位于晶体缺陷附近，因为缺陷区存在内应力，畴壁不易移动。

铁电畴与铁磁畴有着本质的差别：

1、铁电畴壁的厚度很薄，大约是几个晶格常数的量级，但铁磁畴壁则很厚，可达到几百个晶格常数的量级（例如Fe，磁畴壁厚约1000 ）；

2、在磁畴壁中自发磁化方向可逐步改变方向，而铁电体则不可能。 一般说来，如果铁电晶体种类已经明确，则其畴壁的取向就可确定。电畴壁的取向可由下列条件来确定：

a）晶体形变

电畴形成的结果使得沿畴壁而切割晶体所产生的两个表面是等同的（即使考虑了自发形变）。

b）自发极化

两个相邻电畴的自发极化在垂直于畴壁方向的分量相等。

如果条件（a）不满足，则电畴结构会在晶体中引起大的弹性应变。若条件（b）不满足，则在畴壁上会出现表面电荷，从而增大静电能，在能量上是不稳定的。

电畴结构与晶体结构有关。BaTiO3的铁电相晶体结构有四方、斜方、菱形三种晶系，它们的自发极化方向分别沿[001]，[011]，[111]方向，这样，除了90和180畴壁外，在斜方晶系中还有60和120畴壁，在菱形晶系中还有71，109畴壁。

BaTiO3

BaTiO3陶瓷的电畴结构，由于其包含着大量的晶粒，故发现其电畴结构系由在每一个小的畴附近又由许多与周围的畴以一定的规则堆砌而成的。由于BaTiO3陶瓷的电畴结构与单晶的差异，可以理解两者之间在铁电性质方面的微小差别，例如，两者的电滞回线就不完全相同：BaTiO3单晶的电滞回线既窄又陡，而BaTiO3陶瓷的电滞回线既宽又斜。 含有氢键的晶体：磷酸二氢钾（KDP）、三甘氨酸硫酸盐（TGS）、罗息盐（RS）等。这类晶体通常是从水溶液中生长出来的，故常被称为水溶性铁电体，又叫软铁电体；

双氧化物晶体：如BaTiO3（BaO-TiO2）、KNbO3（K2O-Nb2O5）、LiNbO3 （Li2O-Nb2O5）等，这类晶体是从高温熔体或熔盐中生长出来的，又称为硬铁电体．它们可以归结为ABO3型，Ba2+，K+、Na+离子处于A位置，而Ti4+、Nb6+、Ta6+离子则处于B位置。 沿一个晶轴方向极化的铁电体：罗息盐（RS）、KDP等；

沿几个晶轴方向极化的铁电晶体：BaTiO3、Cd2Nb2O7等。 非铁电相无对称中心：钽铌酸钾（KTN）和磷酸二氢钾（KDP）族的晶体。由于无对称中心的晶体一般是压电晶体，故它们都是具有压电效应的晶体；

非铁电相时有对称中心：不具有压电效应，如BaTiO3、TGS（硫酸三甘肽）以及与它们具有相同类型的晶体。 位移型转变的铁电体：这类铁电晶体的转变是与一类离子的亚点阵相对于另一亚点阵的整体位移相联系。属于位移型铁电晶体的有BaTiO3、LiNbO3等含氧的八面体结构的双氧化物；

有序-无序型转变的铁电体：其转变是同离子个体的有序化相联系的．有序-无序型铁电体包含有氢键的晶体，这类晶体中质子的运动与铁电性有密切关系。如磷酸二氢钾（KDP）及其同型盐就是如此。 “一维型”――铁电体极性反转时，其每一个原子的位移平行于极轴，如BaTiO3；

“二维型”――铁电体极性反转时，各原子的位移处于包含极轴的平面内，如NaNO2；

“三维型”――铁电体极性反转时在所有三维方向具有大小相近的位移，如NaKC4H4O64H2O。

什么是铁电材料，有什么简介？

铁电材料是指具有铁电效应的一类材料，它是热释电材料的一个分支。铁电材料及其应用研究已成为凝聚态物理、固体电子学领域最热门的研究课题之一。晶体，其原因在于他们具有相当优异的性能。许多电光晶体、压电材料就是铁电晶体。铁电晶体无论在技术上或理论上都具有重要的意义。

压电材料：物质受机械应力作用时能产生电压，或受电压作用时能产生机械应力的性质。例如：窃听器、Fabry-Perot干涉仪的推进器（陶瓷）。

电光晶体：折射率在外电场作用下发生改变的材料。例如：Q开关、......铁电材料，是热释电材料中的一类。其特点是不仅具有自发极化，而且在一定温度范围内，自发极化偶极矩能随外施电场的方向而改变。它的极化强度P与外施电场强度E的关系曲线如图所示，与铁磁材料的磁通密度与磁场强度的关系曲线（B-H曲线）极为相似。极化强度P滞后于电场强度E,称为电滞曲线。电滞曲线是铁电材料的特征。即当铁电晶体二端加上电场E后，极化强度P随E增加沿OAB曲线上升，至B点后P随E的变化呈线性(BC线段)。E下降，P不沿原曲线下降，而是沿CBD曲线下降。当E为零时,极化强度P不等于零而为Pr,称为剩余极化强度。

只有加上反电场EH时P方等于零,EH称为铁电材料的矫顽电场强度。CBDFGHIC构成整个电滞曲线。铁电晶体是由许多小区域(电畴)所组成，每个电畴内的极化方向一致，而相邻电畴的极化方向则不同。从宏观来看，整个晶体是非极化的，呈中性。在外电场作用下，极化沿电场方向的电畴扩大。当所有电畴都沿外电场方向，整个晶体成为单畴晶体，即到达图上饱和点B,当外电场继续增加,此时晶体只有电子和离子极化,与普通电介质一样，P与E成直线关系（BC段），延长BC直线交P轴于T,相应的极化强度Ps即为该晶体的自发极化强度。

在某一温度以上，铁电材料的自发极化即消失，此温度称为居里点。它是由低温的铁电相改变为高温的非铁电相的温度。典型铁电材料有：钛酸钡（BaTiO3）、磷酸二氢钾(KH2PO4)等。过去对铁电材料的应用主要是利用它们的压电性、热释电性、电光性能以及高介电常数。由于新铁电材料薄膜工艺的发展，铁电材料在信息存储、图像显示和全息照相中的编页器、铁电光阀阵列作全息照相的存储等已开始应用。

有序畴”与“铁电畴”有何联系与区别?

有序畴与铁电畴联系与区别在于有序相变及结构有序。

1、铁电畴：一个自然形成铁电单晶或铁电陶瓷晶粒中出现的许多微小区域。每个区域中晶胞的电矩取向相同。而相邻区域的电矩取向不同。

2、有序相变及结构有序的顺电，结构有序的铁电相变行为的理想晶体。

铁电材料的分类

目前按产生传感、驱动功能的机制, 铁电陶瓷可分为3种

层状铁电陶瓷

研究较多，并且用于制备铁电陶瓷材料的是钙钛矿结构的锆钛酸铅。

简称PZT系列。此系列的突出优点是剩余极化较大Pr大约10~35 C/cm2、热处理温度较低（600℃左右）。但是随着研究的深入人们发现在经过累计的极化反转之后PZT系列性能退化，主要表现在出现高的漏电流和较严重的疲劳问题另外铅的挥发对人体也有害。因此研究和开发性能优良且无铅的铁电陶瓷具有重要的现实意义。而铋系层状钙钛矿结构材料属于铁电材料类且性能较好又不含铅，因此受到人们的广泛关注。该材料通式是(Bi2O2) 2+An-1BnO3n+1)2-其中A 为+1、+2或+3价离子，B 为+ 3、+ 4 或+ 5价离子，n 为类钙钛矿层中氧八面体BO6层数，其中类钙钛矿层(An-1BnO3n+1)2-与铋氧层(Bi2O2)2+交替排列。SrBi4Ti4O15，简称SBTi，n=4 、n = 5或n = 7，陶瓷是铋系层状钙钛矿结构铁电陶瓷材料。研究发现，其剩余极化较大单晶极化强度方向沿a 或b轴时2Pr=58C/cm2

[1]热稳定性能也比较好，居里温度为520℃。

[2]另外SBTi 陶瓷又是非铅系列材料是一种比较有前途的铁电陶瓷材料。但是由于Bi容易挥发，在材料制备和使用过程中容易成铋空位，从而形成氧空位，影响材料的抗疲劳性能和铁电性能。为了满足实际应用的需要，需要提高和改进该系列材料的铁电性能。因此，国内外研究者在改变制备途径、制备方法以及调整材料的组分等方面作了不少研究。

弛豫型铁电陶瓷

弛豫型铁电体（relaxation ferroelectrics）简称RF。是指顺电—铁电转变属于弥散相变的一类铁电材料?它同时具有铁电现象和弛豫现象。与典型铁电体相比，弛豫型铁电体的一个典型特征是复介电常数，*() ='() ?()，为角频率的实部，'()随温度变化呈现相对宽且变化平缓的峰，其最大'()值对应的温度Tm随的增加而向高温移动。该特征与结构玻璃（structureglass）化转变、自旋玻璃（spin glass）化转变的特征极为相似。所以，弛豫型铁电体又被称为极性玻璃（polar glass），相应的弛豫铁电相变又被称为极性玻璃化转变。迄今为止，虽然人们对弛豫铁电相变进行了大量的实验测量和理论探索，但是仍然没有被普遍接受的弛豫铁电相变模型所以对弛豫铁电相变机制的研究一直是该领域研究的热点问题之一。另外，现有的一些弛豫铁电体具有优良的铁电、压电和热释电性能，因而具有广泛而重要的应用。因此，对现有弛豫铁电体性能的优化以及新型弛豫铁电体的合成将具有重要的潜在应用价值，同时也是该领域的另一热点问题。SrTiO3是一种无污染的功能陶瓷材料，因此以SrTiO3为基础合成的新材料有产业的优势。研究发现在SrTiO3中引入Bi离子产生了典型的铁电弛豫行为，并对其进行了介电谱测量，但是最低测量频率为100Hz。而一般认为，玻璃化转变的特征时间50~102s，所以在更低的频率范围内对极性玻璃体的介电谱测量，无疑对理解其玻璃化转变机制是有价值的。

反铁电陶瓷

上世纪80年代后期具有大电致应变和大机电转换能力的PZST 反铁电陶瓷作为换能器或大位移致动器有源材料方面的研究工作逐步出现。美国Pennsylvania 大学材料研究所开展了PZST反铁电陶瓷作为大位移致动器有源材料应用的可行性研究工作，针对“方宽”型电滞回线的PZST 反铁电陶瓷进行了一系列改性优化，降低相变场强，增大纵向应变量，最大纵向应变量达到0.85%，相变场强为48 kV/cm，电滞宽度为20 kV/cm。指出“方宽”型电滞回线的反铁电陶瓷在交变电场下表现出严重的电滞损耗，因而不适于交变状态下应用。

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