第四章__铁电体晶体

（3）按极化轴多少分类 单晶轴极化：极化只能沿一个晶轴方 向极化的铁电体。典型物质：RS、KDP 多晶轴极化：极化可以沿多个晶轴方 向极化的铁电体。典型物质：BaTiO3等 此分类方法方便铁电畴的研究。
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（4）按铁电体在非铁电相时有无对称中心 分类 无对称性铁电体：一般具有压电效应。 典型物质钽铌酸钾（KTN）、磷酸二氢钾 （KDP） 有对称性铁电体：一般无压电效应。 典型物质：BaTiO3、三苷肽硫酸（TGS） 适用于铁电相变的热力学处理。
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2．什么是电滞回线与电畴？电滞回线的特征通常用那 些参数来描述？（掌握）


剩余极化强度：当电场强度降低 到零时，极化强度并不降为零而 有一剩余极化强度，它相当于它 是自发极化的剩余部分，而不是 自发极化的全部，称为剩余极化 强度 自发极化强度：线性部分 BC 的延 长线与极化轴的截矩表示自发极 化强度，是对每一个电畴来说的， 相当于每一个电畴固有的饱和极 化强度。 返 回
3
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4.3 铁电晶体的电畴结构


1. 什么是电筹及电筹结构？为何需要了解电筹结 构？（了解） 2．实验上如何观察电畴？（掌握） 3．钛酸钡电畴结构特征是什么？（掌握） 4 ．钛酸钡在外电场作用下其畴的极化反转是如何 进行的？其速率特征和影响因素是什么？（了解）


矫顽电场：使极化强度为零的电 场 回线面积：电场变化一周所需的 能量
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3．铁电体的介电系数是如何定义的？（掌握）

通常所说的介电系数是在小 讯号电场作用下测得的介电 系数定义为铁电体的介电系 数，又称为微分介电系数， 其数学定义式为
D ( )T ,X E
E 0
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4．铁电体是如何分类的？（掌握）
晶体在没有外加电场作用下，正负电荷重心不重 合而呈现电偶极矩的现象称为晶体电介质自发极 化，凡呈现自发极化，且自发极化方向能够因外 施电场方向而改变的晶体，称为铁电晶体。 铁电体的一些基本性质： （1）铁电体具有热释电性 （2）铁电体具有压电性 （ 3）铁电体 P-E曲线是非线性的多值函数，该多 值函数通常用电滞回线描述
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（2）在居里点处或其它相变点处极化强度与介电 系数随T变化迅速变化。（一级相变为跳跃式变化， 二级相变为连续式变化）
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（3）升温或降温，自发极化强度与温度的关系曲 线不同，存在热滞回线
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（4）a向介电系数与c向介电系数相差很大 1 （5）多晶体的介电系数 ( c 2a )


（2）按结晶化学分类 含有氢键的晶体： 这类晶体通常是从水溶液中生长出来的，故常被 称为水溶性铁电体，又叫软铁电体。典型物质： 磷酸二氢钾（KDP）、三甘氨酸硫酸盐（TGS）、 罗息盐（RS）。 双氧化物晶体 这类晶体是从高温熔体或熔盐中生长出来的，又 称为硬铁电体．其中很多是以氧离子八面体为基 本结构单元的，并在氧离子间隙中填有高价正离 子。典型物质有：BaTiO3 KNbO3 KTaO3等 返 回



（1）按相变的微观结构分： 位移型相变铁电体： 非水溶性的硬铁电体属于位移型相转变铁电体， 具有氧八面体结构。典型物质有钛酸钡、铌酸镉、 铌酸锶。成因是：居里点以下，氧八面体中心离 子产生偏心位移而形成偶极子，而氧离子则使偶 极子之间耦合，产生自发式极化。 有序无序型铁电体： 水溶性的软铁电体属于此类铁电体。成因是：氢 键的协调作用而使偶极子自发地有序排列从而产 生自发极化。 此类方法方便于分析理解铁电性的起因。 返 回
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4.2 铁电体的结构和相变

1．罗息盐的铁电性有哪些规律和特点？（掌握） 2．KDP的铁电性有哪些规律和特点？（掌握） 3．BaTiO3的铁电性有哪些规律和特点（掌握）
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1．罗息盐的铁电性有哪些规律和特点？（掌握）


（1）罗息盐晶体结 构是斜方晶系，只在 沿晶轴a的方向具有 自发极化 （2）在-18℃和23℃ 时取得a轴方向的两 个最大值，其他方向 的介电系数几乎不随 温度的变化而变化。
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2．什么是电滞回线与电畴？电滞回线的特征通常用那 些参数来描述？（掌握） 极化强度 P 随电场增加过程与电场减少过程所形 成的曲线并不是同一条曲线而在一定区域内形成 闭合曲线，该闭合曲线称为电滞回线。 电畴：自发极化并非整体晶体同向，而是包 含各个不同方向的自发极化小区域，在此小区域 极化方向相同、极化强度相同、存在一固有电矩， 这个小区域称为电畴。电畴的取向只能根据晶体 结构的对称性沿特定的几个方向取向。例如四角 钛酸钡晶体的电畴结构：
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（3）在自发极化区 域之外的居里点附近 满足居里 - 外斯定律： （4）自发形变大， 压电模数大。 （5）抗气候能力差， 工作温度窄
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2．KDP的铁电性有哪些规律和特点？（掌握）


（1）室温下：KDP是四角晶 系，没有对称中心，具有压 电性。 （2）123K：KDP正交晶系， 极化轴为原四角系的c轴。 （3）从室温附近开始随温 度的下降，c向介电系数迅 速增加到居里点极大值，而 随温度下降c向介电系数迅 速下降，a向介电系数随温 度的下降变化不明显。居里 点的50℃的范围之内服从居 里-外斯定律

（4）自发极化强度随温度 的升高逐渐下降，至居里相 变点附近，极化强度是连续 变化的，且迅速下降。相变 为二级相变。
3．BaTiO3的铁电性有哪Βιβλιοθήκη Baidu规律和特点（掌握）

（1）有三个铁电相 变温度 120℃时（居里 点）：四角晶系 极化轴为c轴 （001） 0℃时：单斜晶系 极化轴为 （011） -90℃时：三角晶 系 极化轴为 （111）
4.1 铁电晶体的自发极化




1．什么是铁电晶体？具有那些基本性质？ （掌握） 2．什么是电滞回线与电畴？电滞回线的特 征通常用那些参数来描述？（掌握） 3．铁电体的介电系数是如何定义的？（掌 握） 4．铁电体是如何分类的？（掌握）
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1．什么是铁电晶体？具有那些基本性质？（掌握）