铁电陶瓷材料介绍及其应用.ppt

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1、第一章铁电陶瓷材料及应用DevelopmentalHistoryofFerroelectrics1940sBirthofferroelectricceramics(BaTiO3)1950sPZTpiezoelectricceramicsdevelopedPTCeffectinBaTiO3ceramics1960sTransparentelectro-opticPLZTceramics1970sTheengineeredferroelectriccpmposites1980sPMNrelaxorceramicsFerroe

2、lectricfilmspreparedbysol-geltechniques1990sStrain-amplifiedactuators(Mooniedevices,RAINBOWactuators)TheintegratedferroelectricilmsonsiliconRelaxorsingle-crystalmaterialsGiantelectrostrictiverelaxorferroelectriccopolymersPhysicaleffectApplicationsHighpermittivit

3、yCapacitors(MLCs)PolarizationreversalFerroelectricfilmmemoryPyroelectricityPyroelectricsensors/detectorsElectroopticeffectElectroopticdevicesPiezoelectricityPiezoelectric/electrostrictivetransducersPTCeffectPTCthermistorsTypicalferroelectricceramicsBTBarium

4、titanatePZTLeadzirconatetitanatePLZTLeadlanthanumzirconatetitanatePMNLeadmagnesiumniobatePTLeadtitanatePZNLeadzincniobatePZSTLeadstannatezirconatetitanatePZLeadzirconateBSTBariumstrontiumtitanate§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基本介电关系各向同性的线性电介质,P=0E,---电介质的极化率

5、D=0E+P,适用于各类电介质D=E,适用于各向同性线性电介质电子位移极化,响应时间10-1410-16s可见光频段,ea3离子位移极化,10-1210-13s,微波频段，I=a3偶极子取向极化,=02/3KT空间电荷极化电极化的微观机制自发极化：在某些极性晶体中,E＝0P，如:在钙钛矿结构中，自发极化起因于[BO6]中中心离子的位移极性点群:1,2,m,2mm,4,4mm,3,3m,6,6mmPs可用电滞回线仪,或通过热释电流测得一般,铁电体,Ps=0.1-100C/cm2BaTiO3Ps~2

6、5C/cm2ro+rTi=1.96ÅO-Ti=2.005Å热释电体(Pyroelectrics):具有自发极化的晶体--极性晶体热释电效应:dPi=pidT(i=1,2,3)pi----热释电系数,单位:C/m2.K大多数晶体的Ps随温度的增加而下降,热释点系数为负在热释电体中,高度极化状态,Ps很高,外场难以改变Ps方向少数,在E作用下Ps可重新定向----铁电体铁电体(Ferroelectrics):PsEPs重行定向-----铁电体的最重要判据------铁电体具有许多独特性质的主要原因铁电体是热释电体的一个亚

7、族压电体(Piezoelectrics):非对称中心极性晶体一定不具对称中心Ferroelectrics

8、发极化强度平行或反平行于极化轴(b)多轴铁电体，如BT,Cd2Nb2O7按铁电相变时原子的运动特点分类：(a)有序－无序型(b)位移型按Curie-Weiss常数C的大小分类：第一类铁电体，C~105K,大多属位移型第二类铁电体，C~103K,多属有序－无序型第三类铁电体，C~10K,或称非本征铁电体，其铁电相起因于