第三章 铁电介质与自发极化-2
- 格式:pdf
- 大小:1.67 MB
- 文档页数:20
电偶极子在铁电材料中的作用一、引言在当今材料科学领域中,铁电材料因其独特的电学性质而备受瞩目。
电偶极子在铁电材料中起着至关重要的作用,不仅对材料的物理性质产生影响,还在许多相关实验中扮演着重要角色。
本文将从电偶极子的基本性质入手,以及其在铁电材料中的作用和相关实验进行深入探讨。
二、电偶极子的基本性质1. 电偶极子的概念电偶极子是指在一个物体内部,其正负电荷中心不重合,从而产生一个电偶极矩的情况。
2. 电偶极子的构成电偶极子通常由正负电荷构成,它们之间的距离和电荷量决定了电偶极矩的大小和方向。
3. 电偶极子的影响电偶极子不仅可以在外电场作用下发生旋转,还可以在物质内部形成偏压,从而影响材料的电学性质。
三、电偶极子在铁电材料中的作用1. 铁电材料的特点铁电材料具有在外电场作用下产生自发极化的特点,这一特性与内部电偶极子密切相关。
2. 电偶极子对铁电材料的影响电偶极子在铁电材料中的自发极化过程中起着决定性作用,它可以导致材料的电介质常数增大、电容量增加等特性的发生。
3. 铁电材料的相变电偶极子在铁电材料中的自发极化还可以引发相变现象,例如铁电-顺电相变和铁电-铁磁相变等。
四、相关实验1. 电偶极子的观测和测量科研人员通过各种手段对铁电材料中的电偶极子进行观测和测量,例如X射线衍射和电子显微镜等技术。
2. 外部电场的作用实验中常常通过施加外部电场的方式来研究电偶极子的行为,以及其对铁电材料性质的影响。
3. 物性测量在实验室条件下,科研人员还可以通过测量铁电材料的电介质常数、电容量等物性参数来揭示电偶极子的行为。
五、总结与展望电偶极子在铁电材料中的作用对材料的电学性质有着至关重要的影响,相关实验也为深入理解电偶极子的行为提供了重要依据。
在未来,科学家们还可以通过更加先进的实验手段和理论模型,深入探索电偶极子的奥秘,进一步拓展铁电材料的应用领域。
六、个人观点电偶极子在铁电材料中的研究是一项非常有挑战性和前景广阔的工作。
铁电性实验报告-南京大学铁电薄膜铁电性能表征131120161 李晓曦一、引言铁电体是这样一类晶体:在一定温度范围内存在自发极化,自发极化具有两个或多个可能的取向,其取向可能随电场而转向.铁电体并不含“铁”,只是它与铁磁体具有磁滞回线相类似,具有电滞回线,因而称为铁电体。
在某一温度以上,它为顺电相,无铁电性,其介电常数服从居里-外斯(Curit-Weiss)定律。
铁电相与顺电相之间的转变通常称为铁电相变,该温度称为居里温度或居里点Tc。
铁电体即使在没有外界电场作用下,内部也会出现极化,这种极化称为自发极化。
自发极化的出现是与这一类材料的晶体结构有关的。
铁电体特点是自发极化强度可因电场作用而反向,因而极化强度和电场 E 之间形成电滞回线。
自发极化可用矢量来描述,自发极化出现在晶体中造成一个特殊的方向。
晶体中每个晶胞中原子的构型使正负电荷重心沿这个特殊方向发生位移,使电荷正负中心不重合,形成电偶极矩。
整个晶体在该方向上呈现极性,一端为正,一端为负。
在其正负端分别有一层正和负的束缚电荷。
束缚电荷产生的电场在晶体内部与极化反向(称为退极化场),使静电能升高。
铁电现象第一次发现是在1920年,由瓦拉赛尔发现外场可以使罗西盐的极化方向反转,但是铁电现象直到40年代初才得以被广泛研究。
如今铁电现象因为其独特性质得到了广泛的应用,而本实验就是为了初步探究本现象的物理性质。
本实验测量了铁电材料的电滞回线,并且改变电压测量了不同电压下的图像和矫顽力等数值。
作者又进一步对此现象进行了初步探究,研究了其相关机理。
二、实验目的1、了解什么是铁电体,什么是电滞回线及其测量原理和方法。
2、了解非挥发铁电随机读取存储器的工作原理及性能表征。
三、实验原理1、铁电体的特点(1)电滞回线铁电体的极化随外电场的变化而变化,但电场较强时,极化与电场之间呈非线性关系。
在电场作用下新畴成核长,畴壁移动,导致极化转向,在电场很弱时,极化线性地依赖于电场见图1,此时可逆的畴壁移动成为不可逆的,极化随电场的增加比线性段快。
铁电材料BaTiO3的制备及其压电、光伏特性实验报告调研报告一、文献综述1.背景:铁电材料是指具有自发极化,而且在外加电场下,自发极化发生转向的电介质材料,它是热释电材料的一个分支。
铁电材料由于其铁电性、介电性、压电性、热释电效应、热电效应、电光性质等特性,而广泛应用于各个领域(见下表1),如在通讯系统、微电子学、光电子学、集成光学和非机械学等领域有着重要的或潜在的应用,从而引起国内外学者的广泛研究。
表1.铁电薄膜材料的应用性质主要叁件介电性电容器,动态随机存取存储器(DRAM)压电性声表面波(SAW)器件、微型压电马达、微型压电骡动器热科电性热释电探测罂及阵列铁电性铁电HI机存取存储器(FRAM)、铁电场效应管电光效应光调制嘱,光波导声光效应声光偏转器光折交效应光注制器.光全息存储器非线性光学效应光学倍频器铁电薄膜材料根据成分可分为三大类,包括锯酸盐系、钛酸盐系、铝酸盐系,其中典型铁电材料有:钛酸钢(BaTiO3)、磷酸二氢钾(KH2Po4)等,然而BaTi03是一种强介电化合物材料,它具有很高的介电常数和较低的介电损耗,是电子陶瓷中使用最广泛的材料之一,它被称作“电子陶瓷工业的支柱”。
同时该材料是最早研究的钙钛矿结构的铁电材料,因此通过对该材料的学习、制备和性能的检测,对铁电材料领域的相关知识的了解有着重要的意义。
前人们对钛酸钢的制备和性能有着很多的研究,FI前对钛酸钢材料的研究已经往微型化发展,制备成铁电薄膜材料,同时研究不同的制备方法、元素掺杂等对钛酸钢薄膜材料性能的影响,在这基础上,研究外界条件(外加磁场等)对铁电薄膜材料的物理调控,渐渐的利用其性质应用于器件中(光伏器件、电容器等)。
2.制备方法与结构性质:结构性质:电介质材料按其晶体对称性可分为32种点群,在这32种晶体学点群中,有21种不具有对称中心,其中20种呈现压电效应。
而这20种压电性晶体中的10种具有受热而自发极化现象,因其是受热而引起电极化状态的改变,故这10种晶体又称为热释电晶体。