当前铁电学和铁电材料研究的几个问题_肖定全
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.
的 研 制 和 应 用 就是 很 好 的 例 子 近 年 来 弛 豫 性 铁 电体妮镁 酸 铅 ( P M N ) 材 料 的 深入 研 究
又 一 次 说 明 了这 一 问 题
。
。
,
、
、
,
,
我们 知道
,
,
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MN 是
,
很好 的 电致 伸 缩 材 料
,
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( P Z T ) 的 固溶 体 又是 低 温 烧 结 高 性 能 多 层
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、
,
铁 电物 理 学 仍 然 是 一 个 十 分 活 跃 的研 究领 域
2
正 是 由 于 上 述 两方 面
,
铁 电物理 学 研 究 的 内 容 很 广 如相 变 间
题 宏 观 与 微 观 量 子现 象 有 序 与无 序 系 统
、 , , ,
,
的 原 因 尽 管 铁 电学 和 铁 电材料 的 发 展 已 有
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第 八 届 欧 洲 铁 电学 会议 ( E M 电专 家 J
( 250
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学 ) 具有 强 祸 合 软 模 的铁 电 和 铁弹 系统
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引言
铁 电 学 是 一 门 多 学 科交 叉 的学 科 它 涉
,
、 、 、 、 、
最 活 跃的前 沿 领 域之 一
。
。
本 文 就 当 前铁 电 学
、
薄 膜 中的 击 穿 电 场 与 什 么 因 素 有 关 最 低 击 穿 电场 大致 为多 少 对 铁 电薄 膜而 言 击 穿 电 场 与 薄 膜 厚 度 电极 的功 函 数 电极 覆 盖 的 面 积 的 关 系如 何 这 些 问 题 既 是 铁 电 物 理 学 研 究 的 问 题 又 是 铁 电 应 用 中 与工 程 技 术 密 切 相 关的 问题
,
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关桩词
铁 电物理 学 铁电材料 铁 电薄 膜 薄 膜器 件 徽 电机械系统
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化结 构 表 征 ( 包 括波 谱 学 表 征 ) 和 物 化性 能 表
征 等 多 方 面 当 前 铁 电物理学 的 研 究 仍 很 活
。
,
学 的发 展
,
。
弛 豫性 铁 电 体 及 相 关驰 豫 理 论 的
一
,
建立 公 度 无 公 度 相 变 理 论 的 发 展 铁 电 体
的 激 光 损 伤 和 损 伤 机 制 的 研 究 光 铁 电现 象
和 纳 米 微畴 结 构 的转 变 等 等 了
。
、
、
个 方 面 一 是 新材 料 体 系 的 开 发 ; 二 是 现 有 材
:
料 的 改 性 ( 主 要 是 掺 杂 改 性 ) 近 年 来 铁 电材 料 的 研 究 也 主 要 反 映 在 以 上 两 个方 面
。
.
。
,
新 发 现 和 新应 用 为 铁 电物 理 学提 出 了 许 多新 的研 究 课 题
;
大
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学 ) 在 顺 电 体 中是 否 存 在着 反 常 凝 聚
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几 年前 曾有 人 宣 布 研 制 出 了 代 号 为 Y " I 的
第
期
肖定 全
当 前 铁 电学 和 铁 电材 料研 究 的 几 个 问 题
没 有疲 劳 的 铁 电 材 料 但 Y
,
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。
究竟是什 么 材
1994
1993
,
年 在 美 国 召 开 的第 八 届 国 际铁 电 学 会
P a l n k 研究 所 的科 学 家 作 了
n
m ( 1 5 0 人 ) 时 也 具 有极 化 和
。
术物 理 研究 所 ) 晶 体 中 的 破缺 对 称 性 和 光 学
开 关 特性 这 些 报道 的 铁 电薄 膜 的厚度 远 比
现象
。
过 去 报 道 的铁 电薄 膜 的 临 界 尺 寸 要 低得 多
,
铁 电物 理 学 的 深 入 发 展 也 极 大 地 促 进
,
概括分析 了近一二 年 来国 际 上 铁 电学和 铁 电材 料研 究的 发 展 提 出 了发 展我国 相关 研
,
、
、 、 .
,
究 的一 些设 想 包 括 铁 电物 理学 的发 展 铁 电材料的研 究 铁 电薄 膜 铁 电 薄膜 器 件 的 市 场 前 景 分 析 以 及铁电 徽 电 机 械 系统 等
第
8卷 第 l 9 96
期
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当 前铁电学 和 铁电材料 研 究 的 几 个 问 题
肖 定 全二
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摘要
5
,
.
个
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.
铁 电薄 膜 的 临界 厚 度 ( 仍 具有 畴 结 构
。
个大 会 特 邀 报 告 中 属 铁 电 学 基 础 研 究
4
和 铁 电 开关 特 性 的 薄 膜的最 小 厚 度 ) 到 底 是 多 少 至 今还 没 有 确切 的 回 答 在 刚 刚 结 束 的
,
的就 有
a
,
.
个 它 们分 别 是
、
、
文 中 提 出 的 一些 观点 也 是笔 者 一 家 之 言 在 此 提 出 来与 同 行 们 商榷
。
性 如 铁 电性 铁 弹 性 压 电 性 热 释 电性 电
光 特性 声 光 特 性 非 线性 光 学 特 性 光 铁 电
、 、 、
,
、
、
、
、
性 磁 电性 等 这些 性 质在现 代 科学 技 术 中具 有 重要 而 广 泛 的应 用
在 过 去 一 二 十年 中 铁 电 体 及 相 关 材 料
,
4 1
铁 电薄 膜
铁 电 薄 膜 在 存 储器 (
FR A
M 或 DR A M )
,
。
上 的 应 用 是 其 重 要 的一 个 方 面 而 铁 电开 关
疲劳 (
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) 一 直是 需 要 解 决的 重 要 间 题
“
研 究 和 应 用 的 发展 极 大地 促 进 了 铁 电物 理
,
,
。
近年Байду номын сангаас
在
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M F S 会议 上 共安 排 了 6 1 个分
6
,
来 铁 电薄 膜 和 集 成 铁 电 体 的 发 展 又 为铁 电
物 理 学 提 出 了许 多新 的 研 究 课 题
。
0 会 其 中 属 铁 电物 理 学 基 础 问 题 的 就 占 了 1
如
,
:
个分 会 属 铁 电材料 和 应 用 研 究 的 占 了 在
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和 两 家公 司 (美 国 的
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月 在荷 兰 召 开 的 第 八 届 欧 洲 铁 电
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学 会 议 上 有报 道 指 出 高 温 超 导 体
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司 ) 同 时 公 布 了 Y I 配 方 即 层状 秘 系 化 合
几 十年 现 在 仍 然 是 国 际 科学 和 技 术 研 究 中
一 一
电 畴 晶 粒 晶 界 和 相关 微 结 构 铁 电 体的 动 力
收稿 日期
.
:
19 95 08 1 4
国家
,
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3 计 划和 国家 自然 科 学 基 金 项 目 6
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男
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教授
副 院长
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19 9 6
年
学 理 论 与唯 象 理 论 铁 电 体 和 相 关 材 料 的 物
, ,
与铁 电材 料研 究 中 的几 个 方 面 作 一 评 述 供
有 兴 趣 的读 者参 考 限 于 笔 者 水平 不 可 能 对
当 前 国 际上 这 一 领 域 的发 展 作 一 全 面 介 绍
, , ,
及 物 理 学 化 学 结 晶 学 陶 瓷学 生 物 学 数
学 机械 电 子 工 程 和 信息科 学 等众 多学 科领 域 ; 铁 电 体及 相 关 材 料具 有 一 系 列 重 要 的 特
,
、
、
晶 体 开 展 了 一 系 列 的深 入 研 究 包 括 介 电 弛
铁 电材 料 研 究 中 的 一 些 动 向
长 期 以 来 铁 电材料 研 究 主 要 集 中 在 两
,
豫 有 序 无 序纳 米 结构 极 性 纳 米 微 畴 电 场
诱 导一 级相 变 电场 作 用 下 的 介 电 行 为 极 化
了 铁 电 体 及 相 关 材 料 的研 制 和 应 用 的 发 展
、
如 何 解 释 这 些 现 象 尚有 待 深 入 研 究
.
,
。
。
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铁 电薄 膜 中的 导 电机 制 是 什 么 铁 电
, , ,
,
过 去关 于 钦 酸 钡 错 钦酸 铅 压 电 铁 电 材 料 以
及 妮 酸 锉 妮 酸 钾等 压 电 和 非 线 性 光 学 材 料
及 相 关 理 论 铁 电开 关 特 性 铁 电记 忆 以 及 疲 劳 机 制 等 等 都 是 这 方 面典 型 的例 子
, , ,
、
,
,
跃
。
以 1 9 9 5 年 7 月 3 ~ 8 日 在荷 兰 召 开 的第
。
八 届 欧洲 铁 电会 议 ( E M F S ) 的 主 题 即 可 说 明 此问 题
研 究 所 的 科 学 家 作 了 自发 极 化 对 忆 钡 铜 氧
( Y B C O ) 薄 膜 电学 性 能 影 响 的 特 邀 报 告
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人 ) 的铁 电陶 瓷 薄 膜 仍 具有 完整 的 电畴
,
室 诺 贝 尔物 理 学 奖 获 得 者 ) 宏 观量 子 现 象
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.
.
结构 仍 有极 化 和 开 关特 性 俄 罗 斯 科学 院 莫
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,
铁 电 体 ( 包 括 铁 电 薄 膜 ) 的 开 关速 度 受 什 么 因 素的 影 响 最 大 开 关 速 度 可 以 达到
,
的深入研究 将 有助 于 这类 材料 应 用
。
多 少 和 为什 么 等等
4
。
的发 展
、
正 是基 于 这 一 原 因 近 年 利 用 P M N
,
料 一 直处 于 高 度 保密 之 中
,
,
2 月 年 1
,
议上 德国 M a x
在美 国 波 士 顿 召 开 的 美国 材 料 研 究 学 会
( M R S )秋 季 会 议 上 两 个 大学 ( 美 国 V i r g i n i a
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本 文 就 当 前铁 电 学
、
薄 膜 中的 击 穿 电 场 与 什 么 因 素 有 关 最 低 击 穿 电场 大致 为多 少 对 铁 电薄 膜而 言 击 穿 电 场 与 薄 膜 厚 度 电极 的功 函 数 电极 覆 盖 的 面 积 的 关 系如 何 这 些 问 题 既 是 铁 电 物 理 学 研 究 的 问 题 又 是 铁 电 应 用 中 与工 程 技 术 密 切 相 关的 问题
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征 等 多 方 面 当 前 铁 电物理学 的 研 究 仍 很 活
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学 的发 展
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弛 豫性 铁 电 体 及 相 关驰 豫 理 论 的
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,
建立 公 度 无 公 度 相 变 理 论 的 发 展 铁 电 体
的 激 光 损 伤 和 损 伤 机 制 的 研 究 光 铁 电现 象
和 纳 米 微畴 结 构 的转 变 等 等 了
。
、
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个 方 面 一 是 新材 料 体 系 的 开 发 ; 二 是 现 有 材
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料 的 改 性 ( 主 要 是 掺 杂 改 性 ) 近 年 来 铁 电材 料 的 研 究 也 主 要 反 映 在 以 上 两 个方 面
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几 年前 曾有 人 宣 布 研 制 出 了 代 号 为 Y " I 的
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当 前 铁 电学 和 铁 电材 料研 究 的 几 个 问 题
没 有疲 劳 的 铁 电 材 料 但 Y
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1994
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,
年 在 美 国 召 开 的第 八 届 国 际铁 电 学 会
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现象
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过 去 报 道 的铁 电薄 膜 的 临 界 尺 寸 要 低得 多
,
铁 电物 理 学 的 深 入 发 展 也 极 大 地 促 进
,
概括分析 了近一二 年 来国 际 上 铁 电学和 铁 电材 料研 究的 发 展 提 出 了发 展我国 相关 研
,
、
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8卷 第 l 9 96
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当 前铁电学 和 铁电材料 研 究 的 几 个 问 题
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摘要
5
,
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铁 电薄 膜 的 临界 厚 度 ( 仍 具有 畴 结 构
。
个大 会 特 邀 报 告 中 属 铁 电 学 基 础 研 究
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和 铁 电 开关 特 性 的 薄 膜的最 小 厚 度 ) 到 底 是 多 少 至 今还 没 有 确切 的 回 答 在 刚 刚 结 束 的
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文 中 提 出 的 一些 观点 也 是笔 者 一 家 之 言 在 此 提 出 来与 同 行 们 商榷
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光 特性 声 光 特 性 非 线性 光 学 特 性 光 铁 电
、 、 、
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、
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性 磁 电性 等 这些 性 质在现 代 科学 技 术 中具 有 重要 而 广 泛 的应 用
在 过 去 一 二 十年 中 铁 电 体 及 相 关 材 料
,
4 1
铁 电薄 膜
铁 电 薄 膜 在 存 储器 (
FR A
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,
。
上 的 应 用 是 其 重 要 的一 个 方 面 而 铁 电开 关
疲劳 (
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学 会 议 上 有报 道 指 出 高 温 超 导 体
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几 十年 现 在 仍 然 是 国 际 科学 和 技 术 研 究 中
一 一
电 畴 晶 粒 晶 界 和 相关 微 结 构 铁 电 体的 动 力
收稿 日期
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19 95 08 1 4
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学 理 论 与唯 象 理 论 铁 电 体 和 相 关 材 料 的 物
, ,
与铁 电材 料研 究 中 的几 个 方 面 作 一 评 述 供
有 兴 趣 的读 者参 考 限 于 笔 者 水平 不 可 能 对
当 前 国 际上 这 一 领 域 的发 展 作 一 全 面 介 绍
, , ,
及 物 理 学 化 学 结 晶 学 陶 瓷学 生 物 学 数
学 机械 电 子 工 程 和 信息科 学 等众 多学 科领 域 ; 铁 电 体及 相 关 材 料具 有 一 系 列 重 要 的 特
,
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、
晶 体 开 展 了 一 系 列 的深 入 研 究 包 括 介 电 弛
铁 电材 料 研 究 中 的 一 些 动 向
长 期 以 来 铁 电材料 研 究 主 要 集 中 在 两
,
豫 有 序 无 序纳 米 结构 极 性 纳 米 微 畴 电 场
诱 导一 级相 变 电场 作 用 下 的 介 电 行 为 极 化
了 铁 电 体 及 相 关 材 料 的研 制 和 应 用 的 发 展
、
如 何 解 释 这 些 现 象 尚有 待 深 入 研 究
.
,
。
。
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铁 电薄 膜 中的 导 电机 制 是 什 么 铁 电
, , ,
,
过 去关 于 钦 酸 钡 错 钦酸 铅 压 电 铁 电 材 料 以
及 妮 酸 锉 妮 酸 钾等 压 电 和 非 线 性 光 学 材 料
及 相 关 理 论 铁 电开 关 特 性 铁 电记 忆 以 及 疲 劳 机 制 等 等 都 是 这 方 面典 型 的例 子
, , ,
、
,
,
跃
。
以 1 9 9 5 年 7 月 3 ~ 8 日 在荷 兰 召 开 的第
。
八 届 欧洲 铁 电会 议 ( E M F S ) 的 主 题 即 可 说 明 此问 题
研 究 所 的 科 学 家 作 了 自发 极 化 对 忆 钡 铜 氧
( Y B C O ) 薄 膜 电学 性 能 影 响 的 特 邀 报 告
19 95
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( 瑞士 苏黎 士
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人 ) 的铁 电陶 瓷 薄 膜 仍 具有 完整 的 电畴
,
室 诺 贝 尔物 理 学 奖 获 得 者 ) 宏 观量 子 现 象
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,
.
.
结构 仍 有极 化 和 开 关特 性 俄 罗 斯 科学 院 莫
;
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陶 瓷电容 器 ( M
PM N
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,
的重要 材料
,
无疑 对
,
铁 电 体 ( 包 括 铁 电 薄 膜 ) 的 开 关速 度 受 什 么 因 素的 影 响 最 大 开 关 速 度 可 以 达到
,
的深入研究 将 有助 于 这类 材料 应 用
。
多 少 和 为什 么 等等
4
。
的发 展
、
正 是基 于 这 一 原 因 近 年 利 用 P M N
,
料 一 直处 于 高 度 保密 之 中
,
,
2 月 年 1
,
议上 德国 M a x
在美 国 波 士 顿 召 开 的 美国 材 料 研 究 学 会
( M R S )秋 季 会 议 上 两 个 大学 ( 美 国 V i r g i n i a
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e f f 铁 电性 与超 导 电性 的 特 邀 报 告 俄 罗 斯 J o
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