铁电材料概述.ppt

**熔盐法：采用高温下盐之间的反应生成所需多铁材料。克服了传统的固相合成法中存在的缺点，降低了合成温度，缩短了反应时间，一定程度上控制粉体颗粒的形状**陶瓷块状材料的制备方法**薄膜材料的制备方法**如铁电存储和显示器件、光阀，全息照相器件等，目前得到应用的是掺镧的锆钛酸铅（PLZT）透明铁电陶瓷以及Bi4Ti3O12铁电薄膜。由于铁电体的极化随E而改变。因而晶体的折射率也将随E改变。这种由于外电场引起晶体折射率的变化称为电光效应。利用晶体的电光效应可制作光调制器、晶体光阀、电光开关等光器件。目前应用到激光技术中的晶体很多是铁电晶体，如LiNbO3LiTaO3，KTN（钽铌酸钾等）关于铁电材料概述报告提纲概念发展历史制备方法现有铁电材料的优缺点以及研究方向铁电材料的应用第2页,共28页，星期六，2024年，5月压电材料、铁电材料压电材料是实现机械能与电能相互转换的功能材料.压电材料主要有四种：压电单晶、压电陶瓷、压电聚合物及复合压电材料。其中压电陶瓷系列品种众多,应用广泛。压电效应：正压电效应和逆压电效应。具有压电效应的材料称为压电材料。铁电材料：在具有压电效应的材料中,具有自发极化,(自发极化包括二部分：一部分来源于离子直接位移；另一部分是由于电子云的形变)而且其自发极化强度可以因外电场反向而反向,或者在电场作用下不可反向但可以重取向的晶体。铁电体中的自发极化有两个或多个可能的取向。所有铁电体都可以通过人工极化使其具有压电性,但具有压电性的并不一定都是铁电体。声-热-电-光-磁-力等性质的交叉效应在铁电体中普遍存在。第3页,共28页，星期六，2024年，5月§1.1铁电体的基本物理特性1自发极化与铁电体诱导极化：E≠0?P电滞回线：Pr称为铁电体的剩余极化强度Ec为矫顽场电场在正负饱和值之间循环一周时，形成了铁电电滞回线。第4页,共28页，星期六，2024年，5月关于铁电的发展历史，大体可以分为以下四个阶段罗息盐时期—发现铁电性KDP时期—铁电热力学理论钙钛矿时期—铁电软模理论铁电薄膜及器件时期—小型化（铁电液晶、聚合物复合材料、薄膜材料和异质结构等非均匀系统）第5页,共28页，星期六，2024年，5月（1）罗息盐罗息盐即酒石酸钾钠(NaKC4H406·4H20)是上千种铁电体中最早被发现的晶体之一．它存在上、下两个居里点，297K和255K。在这两个温度之间，它处于铁电相。大于297K或小于255K时处于顺电相。六方结构。第6页,共28页，星期六，2024年，5月（2）KDP时期——KH2PO4KH2PO4的值却高达30在理论研究方面，Müller首先将热力学理论应用于铁电体。VLGinsburg将郎道（Landau）相变理论应用于KH2PO4型铁电体，并迈出了将这一理论应用于更一般情况的第一步德文希尔（De-Vonshire）将其进行完善，发展为今天仍之有效的郎道-德文希尔理论第7页,共28页，星期六，2024年，5月（3）钙钛矿型材料—ABO3钛酸钡（BaTiO3）钛酸钡陶瓷是目前应用最广泛和研究较透彻的一种铁电材料。钛酸钡是第一个不含氢的氧化物铁电体，由于其性能优良，化学上，热学上的稳定性好，工艺简便，很快被用作介电和压电元件。钙钛矿结构：有BaTiO3(钛酸钡)、KNbO3、KTaO3、LiNbO3PZT(Pb(ZrTi)03)、PLZT(铅、镧、锆、钛)，至20世纪50年代末，大约有100种化合物被发现具有铁电性。截至1990年，已知的铁电体约为250种.通式ABO3其空间结构如右图第8页,共28页，星期六，2024年，5月铁电材料的分类（1）结晶化学分类含有氢键的晶体：磷酸二氢钾（KDP）、三甘氨酸硫酸盐（TGS）、罗息盐（RS）等。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；双氧化物晶体：如BaTiO3（BaO-TiO2）、KNbO3（K2O-Nb2O5）、LiNbO3（Li2O-Nb2O5）等，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．它们可以归结为ABO3型，Ba2+，K+、Na+离子处于A位置，而Ti4+、Nb6+、Ta6+离子则处于B位置。（2）按极化轴多少分类沿一个晶轴方向极化的铁电体：罗息盐（RS）、KDP等；沿几个晶轴方向极化的铁电晶体：BaTiO3、Cd2Nb2O7等。（3）按照在非铁电相时有无对称中心分类非铁电相无对称中心：钽铌酸钾（KTN）和磷酸二氢钾（KDP）族的晶