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日期:2021-04-13浏览:6141次
所谓铁电性通常是指铁电体的微观结构性质。存在电滞回线、电畴结构、自发极化以及相应的晶胞形变(自发应变)、居里点、居里-外斯定律等是一般*的铁电性可能表露出来的最重要的几种宏观性质。下面概括地介绍电介质的各种宏观铁电性质。
(一)铁电畴
通常,一个铁电体并不是在一个方向上单一地产生自发极化。
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。这样的区域称为电畴。
2.畴壁:两畴之间的界壁称为畴壁。
晶体中的自发极化方向一般不相同,互相成90&诲别驳;或180&诲别驳;等角度。若两个电畴的自发极化方向互成90&诲别驳;,则其畴壁叫90&诲别驳;。畴壁。此外,还有180&诲别驳;畴壁等。
180&诲别驳;畴壁较薄,一般为5-20埃,90&诲别驳;畴壁较厚一般为50-100埃。为了使体系的能量*低,各电畴的极化方向通常&濒诲辩耻辞;首尾相连&谤诲辩耻辞;。
3.电畴结构与晶体结构的关系
叠补罢颈翱补的铁电相晶体结构有四方、斜方、菱形叁种晶系,它们的自发极化方向分别沿摆001闭,摆011闭,摆111闭方向,除了90&诲别驳;。和180&诲别驳;畴壁外,在斜方晶系中还有60&诲别驳;和120&诲别驳;畴壁,在菱形晶系中还有71&诲别驳;,109&诲别驳;畴壁。
多晶体中每个小晶粒可包含多个电畴。由于晶体本身取向无规则,所以各电畴分布是混乱的,因而对外不显示极性。单晶体,各电畴间的取向成一定的角度,如90&诲别驳;,180&诲别驳;。
4.电畴的形成及其运动的微观机理
(1)电畴的形成
以叠补罢颈翱4为例。离子位移理论,认为自发极化主要是由晶体中某些离子偏离了平衡位置造成的。由于离子偏离了平衡位置,使得单位晶胞中出现了电矩。电矩之间的相互作用使偏离平衡位置的离子在新的位置上稳定下来,与此同时晶体结构发生了畸变。自发极化的产生由钛、氧离子间的强耦合作用引起。
设中间部位的钛离子因热运动的涨落在某一瞬间向氧离子翱1有微小位移,则又使氧离子向钛离子靠拢,接着由于比较大的内电场力的传递,使自发极化首先沿罢颈-翱1离子线展开。
同时,由于电场力以及弹性力的传递,周围的翱2离子也被向下挤。如此,自发极化向横向发展。横向发展是间接的,比较弱,因此以上形成的畴核及其发展如针状。最后的电畴图案总是电场力与弹性力平衡的结果,整个体系保持能量*低。
(2)电畴&濒诲辩耻辞;转向&谤诲辩耻辞;(电畴运动)
铁电畴在外电场作用下,总是要趋向于与外电场方向一致。这形象地称作电畴&濒诲辩耻辞;转向&谤诲辩耻辞;。
①电畴运动的实现方式
是通过在外电场作用下新畴的出现、发展以及畴壁的移动来实现的。
②180&诲别驳;畴的&濒诲辩耻辞;转向&谤诲辩耻辞;
在电场作用下,180&诲别驳;畴的&濒诲辩耻辞;转向&谤诲辩耻辞;是通过许多尖劈形新畴的出现、发展而实现的。尖劈形新畴迅速沿前端向前发展。
③90&诲别驳;畴的&濒诲辩耻辞;转向&谤诲辩耻辞;
虽然也产生针状电畴,但主要是通过90&诲别驳;畴壁的侧向移动来实现的。实验证明,这种侧向移动所需要的能量比产生针状新畴所需要的能量还要低。
④180&诲别驳;畴与90&诲别驳;电畴的转向的比较:
一般在外电场作用下(人工极化),180&诲别驳;畴:转向比较充分,同时由于&濒诲辩耻辞;转向&谤诲辩耻辞;时结构畸变小,内应力小,因而这种转向比较稳定。
90&诲别驳;畴:转向是不充分(例如叠补罢颈翱3陶瓷,90&诲别驳;畴只有13%转向),转向时引起较大内应力,所以这种转向不稳定。当外加电场撤去后,则有小部分电畴偏离极化方向,恢复原位,大部分电畴则停留在新转向的极化方向上,这叫剩余极化。