2022-2023学年高二物理竞赛课件：铁电弛豫体

铁电弛豫体 2 铁电弛豫体 相变不是发生于一个温度点，而是发生于一个温度区间，因而电容率特性不显示尖锐的峰，而呈现出相当宽的平缓的峰 电容率呈现极大值的温度随测量频率的升高而升高 电容率虚部呈现峰值的温度低于实部呈现峰值的温度，而且测量频率越高，峰值差别越大 3 电容率于温度的关系不符合居里-外斯定律，而可表示为类居里-外斯定律 即使顺电相具有对称中心，在以上相当高的温度仍可观测到压电性和二次谐波发生等效应； 有场致相变，在一定的电场强度下会出现铁电相； 有很大的电致伸缩系数，而且无明显滞后效应。 4 典型材料：铌镁酸铅 Pb(Mg1/3Nb2/3)O3，铌锌酸铅Pb(Zn1/3Nb2/3)O3 ，B-位复合钙钛矿结构（complex perovskite） 钛酸铋钠 (Na1/2Bi1/2)TiO3，A-位复合钙钛矿结构 其它材料：钨青铜结构(tungsten bronze) 5 Kighelman, Damjanov and N Setter, J Appl Phys 90(2001) 4684 6 G A Smolenski, J Phys Soc Jpn 28Supl (1970) 26 7 铁电聚合物 ferroelectric polymers 聚偏氟乙烯（Polyvinyleden fluoride），PVDF，PVF2，分子式 -(CH2CF2)n- 柔软，经济；相拉伸后 -> 相，铁电性压电性弱 与三氟乙烯共聚-(CHCF3)n-，PVDF-TrFE，无需拉伸具有压电铁电性 高能电子辐照，电致伸缩性能明显提高 8 9 反铁电体是这样一些晶体，晶体结构与同型铁电体相近，但相邻离子沿反平行方向产生自发极化，净自发极化强度为零，不存在类似于铁电中的电滞回线。介电常数（或极化率）与温度的关系为：在相变温度以下，介电常数很小，一般数量级为10-102；在相变温度时，介电常数出现峰值，一般数量级为几千。在相变温度以上，介电常数与温度的关系遵从居里-外斯定律。 10 x-射线分析表明，在相变温度以下，反铁电体中存在超结构线（即附加的衍射线）。这种超结构表示反铁电体中，晶体结构是由两种子晶格交错而成的，而子晶格之间沿相反方向极化。 反铁电体的例子： 磷酸二氢铵（NH4H2PO4） ，锆酸铅（PbZrO3） 11 PbZrO3反铁电体相晶格结构示意图 12 反铁电体锆酸铅的介电常数与温度的关系 $$