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n. 鐵電電子性

專業解析

鐵電體（Ferroelectric）是一類特殊的介電材料，其核心特征在于能夠在外加電場作用下發生自發極化反轉，且極化狀态在撤去電場後仍能保持，類似于鐵磁材料的磁滞現象，因此被稱為“鐵電”體（盡管不含鐵元素）。以下是其詳細解釋與特性：

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1. 自發極化與電滞回線

鐵電體内部存在電疇結構，每個電疇内的偶極子自發沿特定方向排列，形成宏觀極化。當施加外電場時，極化強度隨電場變化呈現典型的電滞回線（Hysteresis Loop）：

• 剩餘極化（(P_r)）：電場降為零時仍保留的極化強度。
• 矯頑電場（(E_c)）：使極化反轉所需的最小電場。

  這一特性是鐵電體區别于普通介電材料的關鍵标志 。

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2. 相變與居裡溫度

鐵電體在高溫下通常處于順電相（無自發極化），當溫度降至居裡溫度（(T_c)）以下時，晶體結構發生畸變（如離子位移），轉變為鐵電相并産生自發極化。例如：

• 钛酸鋇（BaTiO₃）：在120°C以下呈現鐵電性，其極化源于Ti⁴⁺離子在氧八面體内的位移 。

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3. 與鐵磁體的區别

盡管名稱相似，鐵電體與鐵磁體的物理機制不同：

• 鐵電體：極化由正負電荷中心分離引起（離子位移或氫鍵有序化）。
• 鐵磁體：磁性源于電子自旋的磁矩有序排列 。

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4. 典型應用

鐵電體的非易失性極化特性使其在電子器件中至關重要：

• 存儲器：鐵電隨機存取存儲器（FeRAM）利用極化方向存儲數據，具有高速讀寫和低功耗優勢。
• 傳感器與執行器：壓電性（機電轉換）廣泛應用于超聲換能器、微位移控制器。
• 電容器：高介電常數材料用于微型高容值電容 。

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權威參考文獻

1. 鐵電物理基礎：

   Merz, W. J. (1953). Domain Formation and Domain Wall Motions in Ferroelectric BaTiO₃ Single Crystals. Physical Review, 91(3), 513. DOI:10.1103/PhysRev.91.513

2. 材料特性與相變：

   Jaffe, B., Cook, W. R., & Jaffe, H. (1971). Piezoelectric Ceramics. Academic Press. ISBN 978-0123747505

3. 應用技術綜述：

   Scott, J. F. (2007). Applications of Modern Ferroelectrics. Science, 315(5814), 954–959. DOI:10.1126/science.1129564

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以上内容綜合了鐵電體的物理本質、特性及工程應用，并引用經典文獻與教材确保權威性。

網絡擴展資料

“ferroelectronic”可能是一個拼寫錯誤或混淆的術語。目前學術和工程領域更常用的術語是“ferroelectric”（鐵電體），其核心特性是材料具有自發極化且極化方向可通過外加電場反轉。以下是對鐵電材料的詳細解釋：

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1.鐵電性（Ferroelectricity）的定義

鐵電材料在特定溫度範圍内會自發産生電極化，且極化方向可通過外部電場調控。這種特性類似于鐵磁材料的磁滞現象，因此被稱為“鐵電性”（“ferro-”源自拉丁語“鐵”，但材料本身未必含鐵）。

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2.關鍵特性

• 自發極化：材料内部存在偶極矩有序排列，形成宏觀極化。
• 電滞回線（Hysteresis Loop）：極化強度隨外加電場的變化呈現滞後現象，這是鐵電體的标志性特征。
• 居裡溫度（Curie Temperature）：超過此溫度時，材料失去鐵電性，轉變為順電相。

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3.典型材料與應用

• 常見材料：钛酸鋇（BaTiO₃）、锆钛酸鉛（PZT）、聚************（PVDF）。
• 應用領域：
  • 存儲器：鐵電隨機存取存儲器（FeRAM）利用極化方向存儲數據，具有非易失性和低功耗。
  • 傳感器與執行器：利用壓電效應（鐵電材料的子特性）将機械能與電能相互轉換。
  • 光學器件：如電光調制器。

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4.與相關術語的區别

• 壓電材料（Piezoelectric）：僅需機械應力産生極化（鐵電材料通常是壓電材料，但反之不成立）。
• 熱電材料（Pyroelectric）：溫度變化引起極化（鐵電材料也屬于熱電材料）。

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如果您的問題涉及其他領域或需要更具體的例子，請确認術語拼寫或補充背景信息，以便進一步解答！

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