钛酸钡电学性能简介
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多层陶瓷电容器是一种重要的电子元器件。它具有高电容密度从而 使得芯片小型化，广泛应用于信息、军工、移动通讯等行业。钛酸 钡是目前主流的制备多层陶瓷电容器的介质材料，被誉为“电子陶 瓷工业的支柱”。
17
埋入式电容器的电介质材料要求具有高的介电常数、低的介 电损耗、好的加工性能和低廉的价格。钛酸钡是很合适的 材料。
18
钛酸钡的压电性
压电性是固体具有由施加应力产生额外电荷的性能。如果晶体无 对称中心，则这种外加压力将使电荷分布有变化，产生偶极矩，产 生压电效应。钙钛矿型晶胞结构钛酸钡陶瓷材料是目前应用最为广 泛的压电陶瓷，主要用于制造换能器(水声、电声、超声)、陶瓷滤 波器、电光器件、陶瓷变压器以及高压发生器等。
13
钛酸钡的介电性能
由非自发极化状态→自发极化状态，或由一个自发极化相转变→另 一个自发极化相时，钛酸钡介电性能发生显著变化
①不同温度下，晶格参数有规律地变化
14
②钛酸钡单晶的介电常数ε与温度T的关系
15
钛酸钡介电性能的应用
钛酸钡功能材料是介电体，有较高的介电常数，有很强的存 储电荷的能力。利用钛酸钡材料的这一性质可制备电容器 。如多层陶瓷电容器、埋入式电容器等。
20
大家好
1
钛酸钡的结构与性能
2
钛酸钡的物理性质
化学式：BaTiO3 分子量：233.1922 外观：白色粉末或透明晶体 溶解性：难溶于水，可溶于浓硫酸、盐酸及氢氟酸 熔点：1618℃
3
钛酸钡陶瓷主要特性
①铁电性 ②介电性 ③热释电性 ④压电性
4
钛酸钡晶体结构
5
不同温度下钛酸钡的晶胞形状
6
钛酸钡自发极化的微观机理
在居里温度（120℃）以上：
立方晶格常数：
a = 0.40 nm
r（Ba2+）= 1.43 Å
r（O2-）=1.32 Å
wk.baidu.com
r（Ti4+）= 0.64 Å
• 钛－氧离子间距为2.005 Å r（Ti4+）+ r（O2-）=1.96 Å ，晶格 中的氧八面体的空隙比钛离子大，允许钛离子向6个O2-中的任何一 个移动
9
钛酸钡晶体电畴结构
四方钛酸钡晶体电畴结构示意图
10
偏光显微镜观察的电畴
晶片的不同区域在不同位置消光，那么就表示这些不同的 区域包含有不同极轴方向的畴。
11
电滞回线是电畴 在外电场作用下 运动的宏观描述
12
钛酸钡铁电性的应用
钛酸钡具有铁电性，常用作信息存储、光记忆、图 像显示、全息照相器件、制造介质放大器、脉冲发生 器、稳压器、频率调制、开关等。
• 在120℃以上，Ti4+的热运动较大，足以破坏Ti4+位移后所形成的 内电场对Ti4+的定向位移效应；平均来说，八面体中央的Ti4+向周围 六个O2-靠近的几率相同，并不会稳定地偏向某一个O2-，故不会形成 自发极化
7
在居里点120 ℃以下，钛酸钡中的钛离子从原来的平衡位置沿（001 ）方向位移，变成四角晶系结构
8
• 热运动能量减少，某些热运动能量较低的钛离子， 就不足以克服钛离子位移后 Ti-O 间形成的内电场作 用，而向着某个氧离子（如c轴方向的氧离子靠近） ，产生自发位移，产生自发极化 • 如果周围晶胞中钛离子的热运动能量较低，这种自 发位移就会波及到周围晶胞中所有的钛离子，使它们 同时沿着同一方向发生位移，这种极化波及相邻的晶 格，形成一个自发极化的小区域，即电畴
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钛酸钡的热释电性
由于温度的变化,钛酸钡晶体会出现结构上的电荷中心相对位移, 使它们的自发极化强度发生变化,从而在晶体两端产生异号的束缚电 荷,这种现象称为热释电效应。在钛酸盐材料中，钛酸钡是最早发现 的具有热释电性的材料。 近年来被广泛用于制造红外传感器，与光 子传感器相比，它不会发生任何类型的辐射、传感效果好，在红外 探测方面开始表现出快效应、高灵敏、宽光谱等优点。
多层陶瓷电容器是一种重要的电子元器件。它具有高电容密度从而 使得芯片小型化，广泛应用于信息、军工、移动通讯等行业。钛酸 钡是目前主流的制备多层陶瓷电容器的介质材料，被誉为“电子陶 瓷工业的支柱”。
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埋入式电容器的电介质材料要求具有高的介电常数、低的介 电损耗、好的加工性能和低廉的价格。钛酸钡是很合适的 材料。
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钛酸钡的压电性
压电性是固体具有由施加应力产生额外电荷的性能。如果晶体无 对称中心，则这种外加压力将使电荷分布有变化，产生偶极矩，产 生压电效应。钙钛矿型晶胞结构钛酸钡陶瓷材料是目前应用最为广 泛的压电陶瓷，主要用于制造换能器(水声、电声、超声)、陶瓷滤 波器、电光器件、陶瓷变压器以及高压发生器等。
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钛酸钡的介电性能
由非自发极化状态→自发极化状态，或由一个自发极化相转变→另 一个自发极化相时，钛酸钡介电性能发生显著变化
①不同温度下，晶格参数有规律地变化
14
②钛酸钡单晶的介电常数ε与温度T的关系
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钛酸钡介电性能的应用
钛酸钡功能材料是介电体，有较高的介电常数，有很强的存 储电荷的能力。利用钛酸钡材料的这一性质可制备电容器 。如多层陶瓷电容器、埋入式电容器等。
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大家好
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钛酸钡的结构与性能
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钛酸钡的物理性质
化学式：BaTiO3 分子量：233.1922 外观：白色粉末或透明晶体 溶解性：难溶于水，可溶于浓硫酸、盐酸及氢氟酸 熔点：1618℃
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钛酸钡陶瓷主要特性
①铁电性 ②介电性 ③热释电性 ④压电性
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钛酸钡晶体结构
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不同温度下钛酸钡的晶胞形状
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钛酸钡自发极化的微观机理
在居里温度（120℃）以上：
立方晶格常数：
a = 0.40 nm
r（Ba2+）= 1.43 Å
r（O2-）=1.32 Å
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r（Ti4+）= 0.64 Å
• 钛－氧离子间距为2.005 Å r（Ti4+）+ r（O2-）=1.96 Å ，晶格 中的氧八面体的空隙比钛离子大，允许钛离子向6个O2-中的任何一 个移动
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钛酸钡晶体电畴结构
四方钛酸钡晶体电畴结构示意图
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偏光显微镜观察的电畴
晶片的不同区域在不同位置消光，那么就表示这些不同的 区域包含有不同极轴方向的畴。
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电滞回线是电畴 在外电场作用下 运动的宏观描述
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钛酸钡铁电性的应用
钛酸钡具有铁电性，常用作信息存储、光记忆、图 像显示、全息照相器件、制造介质放大器、脉冲发生 器、稳压器、频率调制、开关等。
• 在120℃以上，Ti4+的热运动较大，足以破坏Ti4+位移后所形成的 内电场对Ti4+的定向位移效应；平均来说，八面体中央的Ti4+向周围 六个O2-靠近的几率相同，并不会稳定地偏向某一个O2-，故不会形成 自发极化
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在居里点120 ℃以下，钛酸钡中的钛离子从原来的平衡位置沿（001 ）方向位移，变成四角晶系结构
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• 热运动能量减少，某些热运动能量较低的钛离子， 就不足以克服钛离子位移后 Ti-O 间形成的内电场作 用，而向着某个氧离子（如c轴方向的氧离子靠近） ，产生自发位移，产生自发极化 • 如果周围晶胞中钛离子的热运动能量较低，这种自 发位移就会波及到周围晶胞中所有的钛离子，使它们 同时沿着同一方向发生位移，这种极化波及相邻的晶 格，形成一个自发极化的小区域，即电畴
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钛酸钡的热释电性
由于温度的变化,钛酸钡晶体会出现结构上的电荷中心相对位移, 使它们的自发极化强度发生变化,从而在晶体两端产生异号的束缚电 荷,这种现象称为热释电效应。在钛酸盐材料中，钛酸钡是最早发现 的具有热释电性的材料。 近年来被广泛用于制造红外传感器，与光 子传感器相比，它不会发生任何类型的辐射、传感效果好，在红外 探测方面开始表现出快效应、高灵敏、宽光谱等优点。