
【电】 ferroelectric crystal
【电】 ferroelectric
crystal; crystalloid
【化】 crystal
【医】 Crys.; crystal
铁电晶体(ferroelectric crystal)是指具有自发极化特性且极化方向可在外加电场作用下反转的介电材料。这类晶体在汉英词典中通常被定义为"具有可逆电极化特性的非中心对称晶体结构物质",其核心特征体现在以下三方面:
自发极化与电滞回线
铁电晶体在居里温度(Curie temperature, $T_c$)以下时,晶胞内正负电荷中心不重合,形成稳定的电极化方向。这一现象可通过电滞回线(P-E hysteresis loop)量化表征,其数学表达式为:
$$
P = P_s tanhleft(frac{E}{E_c}right)
$$
其中$P_s$为饱和极化强度,$E_c$为矫顽电场强度。
结构特性
典型铁电晶体如钛酸钡(BaTiO₃)和磷酸二氢钾(KDP)均具有钙钛矿型或氢键型非对称晶格。以BaTiO₃为例,其立方相在120℃以下转变为四方相,产生沿c轴方向的自发极化,该相变过程被收录于《国际晶体学表》第D卷。
功能应用
根据美国国家标准与技术研究院(NIST)报告,铁电晶体在现代电子器件中发挥关键作用,包括:
从材料分类学角度,铁电晶体属于极性电介质亚类,与顺电体、反铁电体共同构成介电材料体系。剑桥大学材料系2024年研究指出,新型二维铁电体(如α-In₂Se₃)的发现,突破了传统三维晶体的厚度极限。
铁电晶体是指具有铁电性的一类特殊电介质材料,其核心特征为自发极化且极化方向可被外电场调控。以下是其详细解释:
自发极化与电滞现象
铁电晶体在特定温度范围内(铁电相)存在自发极化现象,且极化强度能随外加电场方向改变而重新定向,形成典型的电滞回线。这种特性称为铁电性,是区分铁电体与非铁电热释电晶体的关键。
居里温度
铁电性仅在居里温度以下存在,不同材料的居里点差异显著,例如酒石酸铊锂低至-261.5°C,而钛酸钡等氧化物晶体可高于1500°C。
铁电晶体可根据不同标准分类:
极化方向
结构与成分
铁电晶体因兼具压电、热释电、电光等效应,被广泛应用于:
需注意,铁电晶体属于热释电晶体的子类,但并非所有热释电材料均具备铁电性。其性能优势使其成为凝聚态物理和电子材料研究的热点领域。
如需进一步了解具体晶体参数或技术细节,可参考学术数据库(如知网)或专业百科(如搜狗百科)中的完整文献。
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