下载文档原格式
铁电材料的晶体结构与应用研究铁电材料是一种特殊的功能材料，具有较高的电介质常数和极化电荷。
铁电材料的重要特征是所谓铁电相变，把无偏极材料从无偏极状态转变为有偏极状态。
这种相变产生了极化电荷，产生了一定的磁场和电场，因此可以用于制造高效的存储器和传感器等器件。
本文针对铁电材料的晶体结构和应用进行分析和讨论。
一、铁电材料的晶体结构铁电材料的晶体结构决定了其电学和物理性质，了解晶体结构对于铁电材料的研究和应用至关重要。
目前最常见的铁电材料是钛酸盐，其基本晶格结构为ABO3的钙钛矿结构。
相同的钛酸盐化合物，在不同的条件下，经过处理后形成不同的晶体结构，例如立方相、四方相和单斜相等。
二、铁电材料的应用研究铁电材料被广泛应用于电力、电子、通信、计算机、光学、磁学等领域，具有重要的应用价值。
1. 铁电存储器铁电存储器是一种非易失性存储器，具有高速读取、低功耗、可重写等优点，被广泛应用于计算机内存、通讯存储和汽车控制系统等领域。
2. 铁电传感器铁电材料的极化性质和变形响应性能使其在传感器领域中具有应用潜力，例如在气压传感器、流量传感器、压力传感器、温度传感器、加速度传感器等方面。
3. 铁电器件铁电材料可以制成电子器件和光电器件，例如铁电场效应晶体管、铁电光开关等。
4. 铁电陶瓷铁电陶瓷具有稳定的电学和机械性能、优异的热稳定性、高的压电效应和电声耦合系数等特点，被广泛应用于超声波发射器、传感器、滤波器等领域。
三、结论铁电材料的晶体结构和应用研究是当代材料科学和工程领域的热门话题。
随着相关技术的不断发展和完善，铁电材料将在更多的领域得到应用，并展现出更广阔的应用前景。
实验 铁电电介质陶瓷材料介电常数-温度特性曲线的测定一、目的要求1．掌握铁电电介质陶瓷材料介电常数-温度特性的测试原理和方法；2．通过实验，深刻理解铁电电介质陶瓷材料的居里温度的概念、相变扩散的概念、以及铁电陶瓷材料改性研究的意义；3．掌握电桥法测定电介质材料低频介电性能的常用仪器、参数设定、以及影响测试精度的因素。
二、基本原理铁电电介质陶瓷材料是制备“2类瓷介固定电容器”、各种压电陶瓷器件等的主要材料。
以“2类瓷介固定电容器”为例，其基本参数之一，即为电容量温度特性，根据国家标准的规定，2类瓷介固定电容器的进一步分类也是依据电容量温度特性而进行的，而该参数设计的主要依据是所选用的电介质的介电常数温度特性。
铁电电介质陶瓷材料一般具有一个以上的相变温度点，其中的铁电相和顺电相之间的转变温度被称为是居里温度，介质的介电常数随着温度的变化曲线（ε-T 曲线）显示，随着温度的升高，在相变温度附近，介电常数会急剧增大，至相变温度处，介电常数值达到最大值；如果所对应的相变温度是居里温度，那么随着温度的继续增加，介电常数随温度的升高将按照居里-外斯（Curie-Weiss ）定律的规律而减小。
居里-外斯定律为：CC T T εε∞=+− （1） （1）式中：C 为居里常数；T C 为铁电居里温度（对于扩散相变效应很小的铁电体，该温度通常比实际的ε-T 曲线的峰值温度小10º左右）；ε∞表示理论上当测量频率足够大时所测定的只源自快极化贡献的介电常数。
铁电电介质陶瓷材料的ε-T 曲线的另一个特点是，与单晶铁电体相比，在居里峰两侧一定高度所覆盖的温度区间比较宽，该温度区间称为居里温区，即对于铁电陶瓷来说，其介电常数ε具有按居里区展开的现象，该现象被称为相变扩散。
通过对材料的显微组织结构的调整和控制，可以改变介质的居里温度，同时可以控制材料的相变扩散效应，从而达到调整和控制介质的居里温度和在一定温度区间内的介电常数-温度变化率的目的。
压电陶瓷的种类1 铁电陶瓷ferroelecteic ceramics具有重铁电性的陶瓷称为铁电陶瓷。
从晶体结构来看,铁电陶瓷的晶体的主晶相具有钙钛矿结构,钨青铜结构,铋层状结构和焦绿石结构等。
2 反铁电陶瓷antiferroelectric ceramics具有反铁电性的陶瓷称为反铁电陶瓷。
3 压电陶瓷piezoelectric ceramics具有压电效应的陶瓷称为压电陶瓷,由于末经过极化处理的铁电陶瓷的自发极化随机取向,故没有压电性。
极化处理使其自发极化沿极化方向择优取向。
在撤去电场后,陶瓷体仍保留着一定的总体剩余极化,故使陶瓷体有了压电性,成为压电陶瓷。
在高温的高温度梯度场中定向析晶的非铁电极性玻璃陶瓷也具有压电性。
4 钛酸钡陶瓷barium titanate ceramics钛酸钡陶瓷是一种具有典型钙钛矿结构的铁电陶瓷。
它通常是以碳酸钡和二氧化钛为主要原料,预先合成后再在高温下烧结而成的。
5 钛酸铅陶瓷lead titanate ceramics钛酸铅陶瓷是具有钙钛矿性结构的铁电陶瓷。
它通常是由四氧化三铅{或氧化铅}和二氧化钛以及少量添加物预先合成后再在高温下烧结而成的。
6 二元系陶瓷binary system ceramies二元系压电陶瓷是俩种化学通式ABO3型结构的化学物所形成的固溶体,其中A 代表二价的正离子Pb2+,Ba2+,Mg2+,Ca2+,Sr2+,等或一价正离子K+,Na+等,B代表四价的正离子Zr4+,Ti4+或五价的Nb5+等。
最常见的二元系压电陶瓷是PbZrxTi{1-x}O3。
通过调节两种ABO3型结构的克分子比,以及用取代元素和添加物改性的方法,可以获得各种不同用途的材料。
7 锆钛酸铅陶瓷Lead zirconate ceramic锆钛酸铅陶瓷通常简称为PZT陶瓷,这种压电陶瓷目前受到广泛应用。
它是PbZrO3和PbTiO3的固溶体,具有钙钛矿型结构,当锆钛比为53/47左右{即共晶相界附近}时,具有最强的压电性能。
铁电陶瓷材料的介电特性分析引言铁电陶瓷材料在现代科技领域发挥着重要作用。
它们具有独特的电学性质，被广泛应用于电子、通信、传感和储能等领域。
本文将对铁电陶瓷材料的介电特性进行深入分析，探讨其原理、性能以及应用前景。
第一部分：介电特性的原理铁电陶瓷材料的特殊性质来自于其中的铁电相。
铁电相是一种具有非线性介电特性的晶体结构，它能在外电场的作用下发生极化反转。
这种极化反转产生了瞬时的电输运，使得铁电材料具有介电性能。
第二部分：介电特性的性能1. 饱和极化：铁电陶瓷材料的饱和极化是指在极化电场达到一定程度后，材料的极化保持不变。
这是材料极化反转所能达到的最大程度。
饱和极化与材料的晶体结构有关，不同的晶体结构会影响饱和极化的大小和稳定性。
2. 介电常数：介电常数是表示材料对电场响应的能力的物理量。
铁电陶瓷材料的介电常数较高，可达到几百或几千，远大于一般材料的介电常数。
这使得铁电陶瓷材料在电容器、传感器等电子器件中有着广泛的应用。
3. 介电损耗：介电损耗是材料在外电场作用下发生能量损耗的程度。
铁电陶瓷材料的介电损耗较低，这使得它们在高频电子元器件中具有更好的性能，能够减少能量转化的损失。
第三部分：应用前景铁电陶瓷材料的介电特性使得它们在多个领域有着广泛应用的潜力。
1. 电子器件：铁电陶瓷材料可以用于制造电容器、电感器、传感器等电子器件。
这些器件在电子设备中发挥着重要作用，如存储器、振荡器、滤波器等。
2. 通信技术：铁电陶瓷材料的高介电常数和低介电损耗使其在无线通信领域有着广泛应用的前景。
它们可以用来制造各种储备器件，以提高通信系统的性能和稳定性。
3. 能量储存：铁电陶瓷材料的介电特性为能量储存提供了更好的选择。
它们可以应用于超级电容器、储能电池等领域，以提供高效、可靠的能量储存解决方案。
结论铁电陶瓷材料的介电特性是其在科技领域中得以广泛应用的重要基础。
通过对铁电陶瓷材料的介电特性进行深入分析，我们可以更好地理解其原理、性能和应用前景。
铁电陶瓷材料的研究现状尤欣欣（渭南师范学院化学与生命科学学院，08级材料化学1班）摘要：本文论述了几种具有代表性的铁电陶瓷材料的研究现状，以及人们在研究过程中产生的新问题。
这几种材料主要包括层状铁电陶瓷，弛豫型铁电陶瓷，含铅型铁电陶瓷，无铅型铁电陶瓷，以及反铁电陶瓷材料。
最后，对未来的研究与应用前景进行了展望。
关键词：铁电陶瓷；铁电性；钙钛矿；研究0前言铁电陶瓷(ferroelectric ceramics)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。
铁电陶瓷的主要特性为：(1)在一定温度范围内存在自发极化，当高于某一居里温度时，自发极化消失，铁电相变为顺电相；(2)存在电畴；(3)发生极化状态改变时，其介电常数-温度特性发生显著变化，出现峰值，并服从Curie-Weiss定律；(4)极化强度随外加电场强度而变化，形成电滞回线；(5)介电常数随外加电场呈非线性变化；(6)在电场作用下产生电致伸缩或电致应变。
其电性能：高的抗电压强度和介电常数。
在一定温度范围内(-55～+85℃)介电常数变化率较小。
介电常数或介质的电容量随交流电场或直流电场的变化率小。
铁电陶瓷的特性决定了它的用途。
利用其高介电常数，可以制作大容量的电容器、高频用微型电容器、高压电容器、叠层电容器和半导体陶瓷电容器等，电容量可高达0.45μF/cm2。
利用其介电常数随外电场呈非线性变化的特性，可以制作介质放大器和相移器等。
利用其热释电性，可以制作红外探测器等。
利用其压电性可制作各种压电器件。
此外，还有一种透明铁电陶瓷，具有电光效应，可用于制造光阀、光调制器、激光防护镜和热电探测器等。
目前，全球铁电元件的年产值己达数百亿美元。
铁电材料是一个比较庞大的家族，当前应用的最好的是陶瓷系列，其已广泛应用于军事和工业领域。
但是由于铅的有毒性及此类铁电陶瓷材料居里温度低、耐疲劳性能差等原因，应用范围受到了限制。
因此开发新一代铁电陶瓷材料己成为凝聚态物理、固体电子学领域最热门的研究课题之一。
