
【電】 ferroelectric crystal
【電】 ferroelectric
crystal; crystalloid
【化】 crystal
【醫】 Crys.; crystal
鐵電晶體(ferroelectric crystal)是指具有自發極化特性且極化方向可在外加電場作用下反轉的介電材料。這類晶體在漢英詞典中通常被定義為"具有可逆電極化特性的非中心對稱晶體結構物質",其核心特征體現在以下三方面:
自發極化與電滞回線
鐵電晶體在居裡溫度(Curie temperature, $T_c$)以下時,晶胞内正負電荷中心不重合,形成穩定的電極化方向。這一現象可通過電滞回線(P-E hysteresis loop)量化表征,其數學表達式為:
$$
P = P_s tanhleft(frac{E}{E_c}right)
$$
其中$P_s$為飽和極化強度,$E_c$為矯頑電場強度。
結構特性
典型鐵電晶體如钛酸鋇(BaTiO₃)和磷酸二氫鉀(KDP)均具有鈣钛礦型或氫鍵型非對稱晶格。以BaTiO₃為例,其立方相在120℃以下轉變為四方相,産生沿c軸方向的自發極化,該相變過程被收錄于《國際晶體學表》第D卷。
功能應用
根據美國國家标準與技術研究院(NIST)報告,鐵電晶體在現代電子器件中發揮關鍵作用,包括:
從材料分類學角度,鐵電晶體屬于極性電介質亞類,與順電體、反鐵電體共同構成介電材料體系。劍橋大學材料系2024年研究指出,新型二維鐵電體(如α-In₂Se₃)的發現,突破了傳統三維晶體的厚度極限。
鐵電晶體是指具有鐵電性的一類特殊電介質材料,其核心特征為自發極化且極化方向可被外電場調控。以下是其詳細解釋:
自發極化與電滞現象
鐵電晶體在特定溫度範圍内(鐵電相)存在自發極化現象,且極化強度能隨外加電場方向改變而重新定向,形成典型的電滞回線。這種特性稱為鐵電性,是區分鐵電體與非鐵電熱釋電晶體的關鍵。
居裡溫度
鐵電性僅在居裡溫度以下存在,不同材料的居裡點差異顯著,例如酒石酸铊锂低至-261.5°C,而钛酸鋇等氧化物晶體可高于1500°C。
鐵電晶體可根據不同标準分類:
極化方向
結構與成分
鐵電晶體因兼具壓電、熱釋電、電光等效應,被廣泛應用于:
需注意,鐵電晶體屬于熱釋電晶體的子類,但并非所有熱釋電材料均具備鐵電性。其性能優勢使其成為凝聚态物理和電子材料研究的熱點領域。
如需進一步了解具體晶體參數或技術細節,可參考學術數據庫(如知網)或專業百科(如搜狗百科)中的完整文獻。
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