
【电】 antiferroelectri-materials
反铁电物质(Antiferroelectric Materials)是指一类具有特殊电极化行为的电介质材料。其核心特征在于晶体内部相邻的偶极子(电偶极矩)自发地呈现反平行排列,导致宏观上净极化强度为零(即不显示自发极化),但在外加电场作用下可诱导出铁电相变。以下是详细解释:
结构特征
反铁电物质的晶格由两种亚晶格构成,相邻亚晶格上的偶极子方向相反、大小相等,相互抵消,因此整体无净极化。例如,典型的反铁电体如PbZrO₃(锆酸铅)在室温下即呈现此结构。
电场响应行为
当施加足够强的外电场时,反铁电体会发生可逆的相变:反平行偶极子被迫转向平行排列,转变为铁电相(极化强度突增),形成双电滞回线(Double Hysteresis Loop)。撤去电场后恢复反铁电态。
特性 | 反铁电物质 | 铁电物质 |
---|---|---|
自发极化 | 宏观为零(偶极子反平行) | 存在净自发极化 |
电滞回线 | 双回线(相变特征) | 单回线(极化反转) |
典型材料 | PbZrO₃、NH₄H₂PO₄ | BaTiO₃、LiNbO₃ |
反铁电性源于晶体中亚晶格间的耦合作用:
高能密度电容器
利用双电滞回线的陡峭极化变化,实现快速充放电和高能量密度(如脉冲功率系统)[参考:美国能源部报告]。
电致伸缩器件
相变过程中的晶格应变可用于精密位移控制(扫描显微镜探针)。
负电容晶体管
反铁电体作为栅介质可突破传统晶体管的功耗极限(研究热点)[参考:IEEE Electron Device Letters]。
此解释综合凝聚态物理学定义与工程应用视角,符合汉英对照的学术表述规范。
反铁电物质是指具有反铁电性(anti-ferroelectricity)的特殊材料,其核心特征在于相邻晶胞的自发极化方向呈现反平行排列,形成独特的电偶极子结构。以下是详细解释:
反铁电体在晶体结构中,相邻晶胞的极化方向相反,形成子晶格结构。例如,铌酸钠反铁电陶瓷中,铌离子层沿相反方向自发极化()。这种排列方式使晶胞体积增大一倍,区别于铁电体的同向极化()。
在特定温度或电场条件下,反铁电体可发生相变。例如,铌酸钠反铁电陶瓷在-100~360℃范围内呈现反铁电相()。当外加电场超过阈值时,反铁电相可转变为铁电相,伴随双电滞回线现象,具有高储能密度()。
铁电体所有晶胞极化方向一致,而反铁电体相邻晶胞极化方向相反,导致宏观极化强度接近零()。两者的差异也体现在电滞回线形态和储能效率上()。
注意:提到的“反铁”指反物质铁,与反铁电物质无关,需避免混淆。
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