关于铁电材料的发展历史和现状

《关于铁电材料的发展历史和现状》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、关于铁电材料的发展历史和现状作者：符春林潘复生蔡苇邓小玲　.L.编辑。　　论文关键词：铁电材料罗息盐磷酸二氢钾钙钛矿　　论文摘要：铁电材料是～类重要的功能材料，是近年来高新技术研究的前沿和热点之一。通过罗息盐时期一发现铁电性、KDP时期一铁电热力学理论、钙钛矿时期一铁电软模理论、铁电薄膜及器件时期～小型化四个阶段阐述了铁电材料的发展历史，提出了研究中需要解决的一些问题。　　铁电材料是一类重要的功能材料．它具有介电性、压电性、热释电性、铁电性以及电光效应、声光效应、光折变效应和非线性光学效应等重要特性，可用于制作铁电存储器、热释电红外探测器、空间光调制

2、器、光波导、介质移相器、压控滤波器等重要的新型元器件。这些元器件在航空航天、通信、家电、国防等领域具有广泛的应用前景。因此铁电材料成了近年来高新技术研究的前沿和热点之一。　　早在远古时期，人们就知道某些物质具有与温度有关的自发电偶极距，因为它们被加热时具有吸引其它轻小物体的能力。1824年BreenainR0chellesalt”报告中指出：电位移D、电场强度E、极化强度尸分别类比于磁学中的、和，．罗息盐中P与E之间存在的回线与磁滞回线类似。1921年。该报告全文发表在PhvsicalRevie和瑞士苏黎世的物理学家都不知道。他们认为特别宽的色散曲线

3、不会是分子共振引起的，并决定重复Errera的实验。Scherrer的学生GBusch，将此问题作为其博士学位论文进行了研究。Busch他找到与此问题相关、在1897年至1932年出版的文章仅约20篇。其中包括GSteulmann的文章“InstitutfnrallgemEineElektmtechnik”，Steu1．mann测量了K3PO、K2HPO、KH2PO等粉体的介电常数。前面两种盐的值很平常，分别为7．75和9．O5，而KH2PO的值却高达3O。但这些材料都不含结晶水．因而没有引起Busch的重视。在经过诸多失败后，他才研究KH2PO的性

4、能，并于l935年3月13日采用简易的电桥观察到超过量程的大电容。随后，Busch赴柏林做低温实验，证明KH2PO确实是铁电体。关于KH2P0介电常数一温度关系的第一批实验结果见图2。　　　　在理论研究方面，Mnller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KH2P0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(Devonshire)将其进行完善，发展为今天仍行之有效的郎道一德文希尔理论。　　1．3钙钛矿时期一铁电软模理论　　BaTi0铁电性的发现主要源于战争期间对电子元器件(尤其是电

5、容器)的研究。众所周知，金红石具有高介电常数(￡100)，当时有几个实验室试图将TiO与其他氧化物(特别是碱土金属氧化物)共烧制备高介电常数陶瓷。有四个国家独立地发现了BaTiO3的铁电性：.L.编辑。　　(1)美国1941年报道了通过烧结TiO2和BaO制备的陶瓷具有高介电常数。经测试介电常数高达1l00。　　(2)英国1942年就发现了碱土金属钛酸盐具有高介电常数。由于战争时期保密限制使得发表时间推迟至1945年。而且在最初的出版物中并没有提及铁电性。　　(3)俄国报道了BaTi0，的反常介电行为。虽然研究者意识到这是铁电现象，但是他们最初猜测反

6、常行为是由高介电介质中的介电击穿引起的。不过，　　他们很快明白发现了一种新的铁电体，并找出了居里一外斯定律，测定了电滞回线。　　(4)日本也发现了BaTi0，的反常介电行为。日本从战前到二战期间一直进行着罗息盐的研究。BaTiO，是第一种不含氢且不溶于水的铁电体。此后，陆续发现了其他钙钛矿铁电体，例如KNb0，和KTa03fMatthias，1949年)，LiNbO3和LiTa03(Matthias和RemEika，1949年)，PbTi03(Shirane、Hoshima和Suzuki，1950年)。至20世纪50年代末，大约有100种化合物被发现

7、具有铁电性。截至199O年，已知的铁电体约为250种。　　1958年11月在莫斯科召开的苏联第二届电介质会议上Anderson提出了软模理论，而Cochran则独立地进行了更详细的研究。Barker和Tinkham运用红外光谱以及随后的C0.