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　　鐵電材料是一種非常重要的電介質(zhì)材料，不僅具有較高的介電常數(shù)，還有顯著的熱釋電效應(yīng)和壓電效應(yīng)，因此也被廣泛應(yīng)用于從日常生活到多個(gè)技術(shù)領(lǐng)域。在有限溫度下，鐵電材料具有自發(fā)極化，并且自發(fā)極化的取向可能有兩個(gè)或多個(gè)，其取向還會(huì)隨著電場(chǎng)作用而發(fā)生改變。極化交互作用還會(huì)使得長(zhǎng)程序與熱漲落(溫度 T)兩者發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，一旦前者比后者強(qiáng)度高，就會(huì)發(fā)生順電-鐵電相變，反之亦然[1-6]。由于極化屬于一種極性矢量，而產(chǎn)生的自發(fā)極化會(huì)在晶體中形成*的方向，這時(shí)每個(gè)晶胞中的原子就會(huì)沿著該方向產(chǎn)生相對(duì)位移，使得正、負(fù)電荷中心不重合，從而形成電偶極矩。晶體一般只在一定的溫度范圍內(nèi)具有鐵電性，一旦當(dāng)溫度超過(guò)某一設(shè)定值，就會(huì)經(jīng)歷從鐵電相 (ferroelectric phase) 到順電相(paraelectric phase) 的結(jié)構(gòu)相變，自發(fā)極化也會(huì)隨之消失，這一轉(zhuǎn)變溫度被稱(chēng)為居里溫度 (TC)。當(dāng)溫度高于居里溫度，晶體是非極性結(jié)構(gòu)，也稱(chēng)作順電結(jié)構(gòu)。
 

　　當(dāng)鐵電晶體發(fā)生自發(fā)極化現(xiàn)象時(shí)，由其正負(fù)兩端的束縛電荷產(chǎn)生的退極化場(chǎng)與極化取向相反，這時(shí)晶體內(nèi)部的靜電能將會(huì)變大。當(dāng)鐵電晶體被束縛時(shí)，應(yīng)變能還將因?yàn)樽园l(fā)極化產(chǎn)生的自發(fā)應(yīng)變而增加。因此，就算極化均勻，其狀態(tài)也是不穩(wěn)定的，晶體還將自發(fā)分成小區(qū)域，這些小區(qū)域被稱(chēng)為―疇‖。雖然各個(gè)疇的極化方向不一致，但疇內(nèi)部的電偶極子取向卻相同。對(duì)于多晶而言，其電疇取向沒(méi)有任何規(guī)律可循，因?yàn)樗木Я５娜∠蚴侨我獾模蝗绻菃尉?，則不一致的電疇自發(fā)極化取向間還存在著簡(jiǎn)單的關(guān)系。就鐵電體晶體整體來(lái)說(shuō)，在沒(méi)有電場(chǎng)作用之前，極化狀態(tài)也將不會(huì)對(duì)外呈現(xiàn)出來(lái)。
 

　　施加外電場(chǎng)后，電疇在電場(chǎng)作用下的運(yùn)動(dòng)，可以用電滯回線來(lái)描述，如圖 1.1 所示。當(dāng)施加的電場(chǎng)從 0 慢慢變大時(shí)，新的鐵電疇成核并長(zhǎng)大，再有疇壁運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)*化發(fā)生翻轉(zhuǎn)。在電場(chǎng)較弱的情況下，占主導(dǎo)地位的將會(huì)是可逆的疇壁運(yùn)動(dòng)。當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度變大時(shí)，成核的新疇出現(xiàn)，這時(shí)疇壁運(yùn)動(dòng)是不可逆的，線性段跟隨 E 的上升趨勢(shì)比極化強(qiáng)度要慢。當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度大到一定的值時(shí)(B 點(diǎn))，極化強(qiáng)度趨于飽和，而此時(shí)的晶體也變成單疇。此時(shí)電場(chǎng)強(qiáng)度值若再變大，總的極化強(qiáng)度仍會(huì)因?yàn)楦袘?yīng)極化的增加而有所增大。如果從飽和狀態(tài)后又逐漸減弱電場(chǎng)強(qiáng)度，極化強(qiáng)度也將慢慢下降(沿 C→B→D 曲線減少)，還使得晶體在電場(chǎng)強(qiáng)度值為零 時(shí)的極化強(qiáng)度仍然很大。線段 OD 被稱(chēng)之為剩余極化 Pr (remanent polarization)。線段 CB 的延長(zhǎng)線與極化縱軸交于點(diǎn) E，則此時(shí)的線段 OE 表示為自發(fā)極化 PS。如果外加電場(chǎng)為反向，電偶極矩翻轉(zhuǎn)。用 D→F→I 的曲線變化來(lái)描述 P-E 特性曲線，當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度值為 EC(EC，矯頑電場(chǎng)強(qiáng)度 (coercive field) )時(shí)，極化強(qiáng)度為零。F→I 段曲線為電疇的反向定向區(qū)，當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度值到達(dá) I 點(diǎn)時(shí)，極化強(qiáng)度又趨于飽和，再逐漸增大反向電場(chǎng)時(shí)，線段 IG 與線段 CB 情況類(lèi)似，感應(yīng)極化強(qiáng)度增加，而曲線斜率也將減小。若逐漸減小反向電場(chǎng)，P-E 特性曲線會(huì)沿著G→I→H→C 曲線返回，由此行成一個(gè)閉合的回線。由上分析得知，電場(chǎng) E 在正、負(fù)飽和值之間循環(huán)一圈后，P-E 之間的關(guān)系就如曲線 CBDFIGHC 所示，這和鐵磁材料的磁滯回線非常類(lèi)似。
 

　　并不是每個(gè)晶體的介電常數(shù)都是常數(shù)，如鐵電體，由于極化屬于非線性的，因此，其介電常數(shù)通常用斜率表示(以 OA 處于原點(diǎn)的斜率)。因此當(dāng)我們需要測(cè)這類(lèi)晶體的介電常數(shù)時(shí)，應(yīng)該施加很小的測(cè)量電場(chǎng)。