本篇文章給大家談談鐵電材料的a疇與c疇是什么，以及電疇與磁疇的區別對應的知識點，希望對各位有所幫助。

鐵電體和電疇分別是怎樣定義的

鐵電體是某些晶體在一定的溫度范圍內具有自發極化，而且其自發極化方向可以因外電場方向的反向而反向，晶體的這種性質稱為鐵電性，具有鐵電性的晶體稱為鐵電體

自發極化的晶體中存在一些自發極化取向一致的微小區域，稱為電疇

疇壁性質

通常，鐵電體自發極化的方向不相同，但在一個小區域內，各晶胞的自發極化方向相同，這個小區域就稱為鐵電疇(ferroelectric domains)。兩疇之間的界壁稱為疇壁。若兩個電疇的自發極化方向互成90o，則其疇壁叫90o疇壁。此外，還有180o疇壁等。

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鐵電性的鐵電疇

通常，鐵電體自發極化的方向不相同，但在一個小區域內，各晶胞的自發極化方向相同，這個小區域就稱為鐵電疇(ferroelectric domains)。兩疇之間的界壁稱為疇壁，根據兩個電疇的自發極化方向，可分為90疇壁、180疇壁等。疇壁通常位于晶體缺陷附近，因為缺陷區存在內應力，疇壁不易移動。

鐵電疇與鐵磁疇有著本質的差別：

1、鐵電疇壁的厚度很薄，大約是幾個晶格常數的量級，但鐵磁疇壁則很厚，可達到幾百個晶格常數的量級（例如Fe，磁疇壁厚約1000 ）；

2、在磁疇壁中自發磁化方向可逐步改變方向，而鐵電體則不可能。 一般說來，如果鐵電晶體種類已經明確，則其疇壁的取向就可確定。電疇壁的取向可由下列條件來確定：

a）晶體形變

電疇形成的結果使得沿疇壁而切割晶體所產生的兩個表面是等同的（即使考慮了自發形變）。

b）自發極化

兩個相鄰電疇的自發極化在垂直于疇壁方向的分量相等。

如果條件（a）不滿足，則電疇結構會在晶體中引起大的彈性應變。若條件（b）不滿足，則在疇壁上會出現表面電荷，從而增大靜電能，在能量上是不穩定的。

電疇結構與晶體結構有關。BaTiO3的鐵電相晶體結構有四方、斜方、菱形三種晶系，它們的自發極化方向分別沿[001]，[011]，[111]方向，這樣，除了90和180疇壁外，在斜方晶系中還有60和120疇壁，在菱形晶系中還有71，109疇壁。

BaTiO3

BaTiO3陶瓷的電疇結構，由于其包含著大量的晶粒，故發現其電疇結構系由在每一個小的疇附近又由許多與周圍的疇以一定的規則堆砌而成的。由于BaTiO3陶瓷的電疇結構與單晶的差異，可以理解兩者之間在鐵電性質方面的微小差別，例如，兩者的電滯回線就不完全相同：BaTiO3單晶的電滯回線既窄又陡，而BaTiO3陶瓷的電滯回線既寬又斜。 含有氫鍵的晶體：磷酸二氫鉀（KDP）、三甘氨酸硫酸鹽（TGS）、羅息鹽（RS）等。這類晶體通常是從水溶液中生長出來的，故常被稱為水溶性鐵電體，又叫軟鐵電體；

雙氧化物晶體：如BaTiO3（BaO-TiO2）、KNbO3（K2O-Nb2O5）、LiNbO3 （Li2O-Nb2O5）等，這類晶體是從高溫熔體或熔鹽中生長出來的，又稱為硬鐵電體．它們可以歸結為ABO3型，Ba2+，K+、Na+離子處于A位置，而Ti4+、Nb6+、Ta6+離子則處于B位置。 沿一個晶軸方向極化的鐵電體：羅息鹽（RS）、KDP等；

沿幾個晶軸方向極化的鐵電晶體：BaTiO3、Cd2Nb2O7等。 非鐵電相無對稱中心：鉭鈮酸鉀（KTN）和磷酸二氫鉀（KDP）族的晶體。由于無對稱中心的晶體一般是壓電晶體，故它們都是具有壓電效應的晶體；

非鐵電相時有對稱中心：不具有壓電效應，如BaTiO3、TGS（硫酸三甘肽）以及與它們具有相同類型的晶體。 位移型轉變的鐵電體：這類鐵電晶體的轉變是與一類離子的亞點陣相對于另一亞點陣的整體位移相聯系。屬于位移型鐵電晶體的有BaTiO3、LiNbO3等含氧的八面體結構的雙氧化物；

有序-無序型轉變的鐵電體：其轉變是同離子個體的有序化相聯系的．有序-無序型鐵電體包含有氫鍵的晶體，這類晶體中質子的運動與鐵電性有密切關系。如磷酸二氫鉀（KDP）及其同型鹽就是如此。 “一維型”――鐵電體極性反轉時，其每一個原子的位移平行于極軸，如BaTiO3；

“二維型”――鐵電體極性反轉時，各原子的位移處于包含極軸的平面內，如NaNO2；

“三維型”――鐵電體極性反轉時在所有三維方向具有大小相近的位移，如NaKC4H4O64H2O。

什么是鐵電材料，有什么簡介？

鐵電材料是指具有鐵電效應的一類材料，它是熱釋電材料的一個分支。鐵電材料及其應用研究已成為凝聚態物理、固體電子學領域最熱門的研究課題之一。晶體，其原因在于他們具有相當優異的性能。許多電光晶體、壓電材料就是鐵電晶體。鐵電晶體無論在技術上或理論上都具有重要的意義。

壓電材料：物質受機械應力作用時能產生電壓，或受電壓作用時能產生機械應力的性質。例如：竊聽器、Fabry-Perot干涉儀的推進器（陶瓷）。

電光晶體：折射率在外電場作用下發生改變的材料。例如：Q開關、......鐵電材料，是熱釋電材料中的一類。其特點是不僅具有自發極化，而且在一定溫度范圍內，自發極化偶極矩能隨外施電場的方向而改變。它的極化強度P與外施電場強度E的關系曲線如圖所示，與鐵磁材料的磁通密度與磁場強度的關系曲線（B-H曲線）極為相似。極化強度P滯后于電場強度E,稱為電滯曲線。電滯曲線是鐵電材料的特征。即當鐵電晶體二端加上電場E后，極化強度P隨E增加沿OAB曲線上升，至B點后P隨E的變化呈線性(BC線段)。E下降，P不沿原曲線下降，而是沿CBD曲線下降。當E為零時,極化強度P不等于零而為Pr,稱為剩余極化強度。

只有加上反電場EH時P方等于零,EH稱為鐵電材料的矯頑電場強度。CBDFGHIC構成整個電滯曲線。鐵電晶體是由許多小區域(電疇)所組成，每個電疇內的極化方向一致，而相鄰電疇的極化方向則不同。從宏觀來看，整個晶體是非極化的，呈中性。在外電場作用下，極化沿電場方向的電疇擴大。當所有電疇都沿外電場方向，整個晶體成為單疇晶體，即到達圖上飽和點B,當外電場繼續增加,此時晶體只有電子和離子極化,與普通電介質一樣，P與E成直線關系（BC段），延長BC直線交P軸于T,相應的極化強度Ps即為該晶體的自發極化強度。

在某一溫度以上，鐵電材料的自發極化即消失，此溫度稱為居里點。它是由低溫的鐵電相改變為高溫的非鐵電相的溫度。典型鐵電材料有：鈦酸鋇（BaTiO3）、磷酸二氫鉀(KH2PO4)等。過去對鐵電材料的應用主要是利用它們的壓電性、熱釋電性、電光性能以及高介電常數。由于新鐵電材料薄膜工藝的發展，鐵電材料在信息存儲、圖像顯示和全息照相中的編頁器、鐵電光閥陣列作全息照相的存儲等已開始應用。

有序疇”與“鐵電疇”有何聯系與區別?

有序疇與鐵電疇聯系與區別在于有序相變及結構有序。

1、鐵電疇：一個自然形成鐵電單晶或鐵電陶瓷晶粒中出現的許多微小區域。每個區域中晶胞的電矩取向相同。而相鄰區域的電矩取向不同。

2、有序相變及結構有序的順電，結構有序的鐵電相變行為的理想晶體。

鐵電材料的分類

目前按產生傳感、驅動功能的機制, 鐵電陶瓷可分為3種

層狀鐵電陶瓷

研究較多，并且用于制備鐵電陶瓷材料的是鈣鈦礦結構的鋯鈦酸鉛。

簡稱PZT系列。此系列的突出優點是剩余極化較大Pr大約10~35 C/cm2、熱處理溫度較低（600℃左右）。但是隨著研究的深入人們發現在經過累計的極化反轉之后PZT系列性能退化，主要表現在出現高的漏電流和較嚴重的疲勞問題另外鉛的揮發對人體也有害。因此研究和開發性能優良且無鉛的鐵電陶瓷具有重要的現實意義。而鉍系層狀鈣鈦礦結構材料屬于鐵電材料類且性能較好又不含鉛，因此受到人們的廣泛關注。該材料通式是(Bi2O2) 2+An-1BnO3n+1)2-其中A 為+1、+2或+3價離子，B 為+ 3、+ 4 或+ 5價離子，n 為類鈣鈦礦層中氧八面體BO6層數，其中類鈣鈦礦層(An-1BnO3n+1)2-與鉍氧層(Bi2O2)2+交替排列。SrBi4Ti4O15，簡稱SBTi，n=4 、n = 5或n = 7，陶瓷是鉍系層狀鈣鈦礦結構鐵電陶瓷材料。研究發現，其剩余極化較大單晶極化強度方向沿a 或b軸時2Pr=58C/cm2

[1]熱穩定性能也比較好，居里溫度為520℃。

[2]另外SBTi 陶瓷又是非鉛系列材料是一種比較有前途的鐵電陶瓷材料。但是由于Bi容易揮發，在材料制備和使用過程中容易成鉍空位，從而形成氧空位，影響材料的抗疲勞性能和鐵電性能。為了滿足實際應用的需要，需要提高和改進該系列材料的鐵電性能。因此，國內外研究者在改變制備途徑、制備方法以及調整材料的組分等方面作了不少研究。

弛豫型鐵電陶瓷

弛豫型鐵電體（relaxation ferroelectrics）簡稱RF。是指順電—鐵電轉變屬于彌散相變的一類鐵電材料?它同時具有鐵電現象和弛豫現象。與典型鐵電體相比，弛豫型鐵電體的一個典型特征是復介電常數，*() ='() ?()，為角頻率的實部，'()隨溫度變化呈現相對寬且變化平緩的峰，其最大'()值對應的溫度Tm隨的增加而向高溫移動。該特征與結構玻璃（structureglass）化轉變、自旋玻璃（spin glass）化轉變的特征極為相似。所以，弛豫型鐵電體又被稱為極性玻璃（polar glass），相應的弛豫鐵電相變又被稱為極性玻璃化轉變。迄今為止，雖然人們對弛豫鐵電相變進行了大量的實驗測量和理論探索，但是仍然沒有被普遍接受的弛豫鐵電相變模型所以對弛豫鐵電相變機制的研究一直是該領域研究的熱點問題之一。另外，現有的一些弛豫鐵電體具有優良的鐵電、壓電和熱釋電性能，因而具有廣泛而重要的應用。因此，對現有弛豫鐵電體性能的優化以及新型弛豫鐵電體的合成將具有重要的潛在應用價值，同時也是該領域的另一熱點問題。SrTiO3是一種無污染的功能陶瓷材料，因此以SrTiO3為基礎合成的新材料有產業的優勢。研究發現在SrTiO3中引入Bi離子產生了典型的鐵電弛豫行為，并對其進行了介電譜測量，但是最低測量頻率為100Hz。而一般認為，玻璃化轉變的特征時間50~102s，所以在更低的頻率范圍內對極性玻璃體的介電譜測量，無疑對理解其玻璃化轉變機制是有價值的。

反鐵電陶瓷

上世紀80年代后期具有大電致應變和大機電轉換能力的PZST 反鐵電陶瓷作為換能器或大位移致動器有源材料方面的研究工作逐步出現。美國Pennsylvania 大學材料研究所開展了PZST反鐵電陶瓷作為大位移致動器有源材料應用的可行性研究工作，針對“方寬”型電滯回線的PZST 反鐵電陶瓷進行了一系列改性優化，降低相變場強，增大縱向應變量，最大縱向應變量達到0.85%，相變場強為48 kV/cm，電滯寬度為20 kV/cm。指出“方寬”型電滯回線的反鐵電陶瓷在交變電場下表現出嚴重的電滯損耗，因而不適于交變狀態下應用。

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