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鐵電疇

鎖定
鐵電疇指的是鐵電體中自發極化方向相同的區域。鐵電體中自發極化方向相同的微小區域。凡呈現自發極化,並且自發極化的方向能隨外電場方向改變的晶體介質,簡稱為鐵電體。
中文名
鐵電疇
外文名
ferroelectric domain
學    科
材料工程
領    域
工程技術
釋    義
鐵電體中自發極化方向相同的區域

鐵電疇簡介

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90°,則其疇壁叫90°疇壁。此外,還有180°疇壁等。
鐵電疇與鐵磁疇有着本質的差別,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(例如對Fe,磁疇壁厚約1000 ),而且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 [1] 

鐵電疇觀察方法

通常可以用電子顯微鏡透射法、覆膜法、光顯微鏡、化學腐蝕法、熱腐蝕法等來觀察電疇 [2] 

鐵電疇原理

在電場作用下,疇壁可以移動。與電場方向基本一致的電疇通過針狀新疇向前生長,最後趨向電場方向。電疇是與自發極化相聯繫的,因此它存在於居里點以下的温度範圍內。當温度高於居里點時,電疇消失透明鐵電陶瓷的電疇具有“電控特性”、可由電場控制電疇的取向狀態。而電疇的取向又引起材料光學性質的改變,從而可以製成光開關和光存儲器件。

鐵電疇實例

如圖1,互成反平行排列者稱180°電疇;首尾相接,互成90°排列者稱90°電疇。圖1中AA分界線稱為180°疇壁,壁厚約幾個單胞BB分界線為90°疇壁,較180°疇壁厚。電疇類型與晶體對稱性有關。例如鈦酸鋇晶體,當處於四方晶時,有90°和180°疇;處於正交相時有60°,120°,90°和180°疇;處於三方相時,有71°,109°和180°疇。鐵電晶體通常是多疇的,以對應於較低的能量狀態 [3] 
圖1 180°電疇 圖1 180°電疇

鐵電疇發展

鐵電疇簡介每個自發極化的小區域稱為鐵電疇,其線度為微米數量級。同一鐵電疇內各個電偶極矩取向相同,不同鐵電疇的自發極化方向一般不同,因而宏觀上總的電偶極矩為零。在外電場作用下各鐵電疇的極化方向趨於一致,極化強度P與電場強度E有非線性關係。在峯值固定的交變電場反覆作用下,P與E的關係曲線類似於磁滯回線,稱為電滯回線。以上性質稱為鐵電性,具有鐵電性的電介質稱鐵電體。當温度升高到某一臨界值Tc時,鐵電疇互解,鐵電性消失,鐵電體轉變為普通順電性電介質,Tc稱為鐵電居里温度。鐵電體具有很高的電容率。鐵電體必定同時具有壓電性和熱電性 [4] 
參考資料
  • 1.    曾華榮, 餘寒峯, 初瑞清,等. PZT鐵電薄膜納米尺度鐵電疇的場致位移特性[J]. 物理學報, 2005, 54(3):1437-1441.
  • 2.    黃文, 張鷹, 蔣書文,等. PZT薄膜晶化過程的相變及鐵電疇監測[J]. 硅酸鹽學報, 2004, 32(12):1500-1504.
  • 3.    馮漢華, 李興教. 材料常數對鐵電疇層波色散特性的影響[J]. 華中理工大學學報, 1996(S2):87-89.
  • 4.    於建, 陳雲琳. 鐵電疇反轉機理的研究[J]. 人工晶體學報, 2000, 29(2):122-125.