鐵電(dian)性與鐵電(dian)疇(chou)是(shi)什(shen)麽？

所謂鐵(tie)電(dian)性通(tong)常(chang)是(shi)指(zhi)鐵(tie)電(dian)體的微(wei)觀結(jie)構(gou)性質。存(cun)在(zai)電(dian)滯(zhi)回(hui)線(xian)、電(dian)疇(chou)結(jie)構(gou)、自發(fa)極(ji)化以(yi)及相(xiang)應(ying)的晶(jing)胞形變（自發應變）、居(ju)裏(li)點(dian)、居(ju)裏(li)-外斯定(ding)律等是壹(yi)般*的鐵(tie)電(dian)性可能表露(lu)出來(lai)的最(zui)重要(yao)的幾(ji)種(zhong)宏(hong)觀(guan)性質。下面概(gai)括(kuo)地(di)介(jie)紹(shao)電(dian)介(jie)質(zhi)的各(ge)種(zhong)宏(hong)觀(guan)鐵(tie)電(dian)性質。

（壹(yi)）鐵電(dian)疇(chou)

通(tong)常(chang)，壹(yi)個(ge)鐵(tie)電(dian)體並(bing)不(bu)是(shi)在(zai)壹(yi)個(ge)方向上(shang)單(dan)壹(yi)地產生自(zi)發極(ji)化(hua)。

1.鐵(tie)電(dian)疇(chou)：壹(yi)個(ge)自(zi)然(ran)形(xing)成(cheng)鐵(tie)電(dian)單(dan)晶(jing)或(huo)鐵電(dian)陶(tao)瓷晶(jing)粒中(zhong)出現(xian)的許(xu)多(duo)微(wei)小區域(yu)；每(mei)個(ge)區域(yu)中(zhong)晶(jing)胞的電(dian)矩取向(xiang)相(xiang)同；而相(xiang)鄰(lin)區域(yu)的電(dian)矩取向(xiang)不(bu)同。這(zhe)樣的區域(yu)稱(cheng)為(wei)電(dian)疇(chou)。

2.疇(chou)壁(bi)：兩疇(chou)之間的界壁(bi)稱(cheng)為(wei)疇壁(bi)。

晶(jing)體中(zhong)的自(zi)發(fa)極化(hua)方向壹(yi)般不(bu)相(xiang)同，互(hu)相(xiang)成(cheng)90°或(huo)180°等角度。若(ruo)兩(liang)個(ge)電(dian)疇(chou)的自(zi)發(fa)極化(hua)方向互(hu)成(cheng)90°，則其(qi)疇(chou)壁(bi)叫90°。疇壁。此(ci)外，還有(you)180°疇(chou)壁(bi)等。

180°疇(chou)壁(bi)較薄，壹(yi)般為(wei)5-20埃(ai)，90°疇壁(bi)較厚壹(yi)般為(wei)50-100埃(ai)。為(wei)了使體系(xi)的能(neng)量(liang)*低(di)，各(ge)電(dian)疇(chou)的極(ji)化(hua)方向通(tong)常(chang)“首(shou)尾(wei)相(xiang)連(lian)”。

3.電(dian)疇(chou)結(jie)構(gou)與晶(jing)體結(jie)構(gou)的關(guan)系(xi)

BaTiOa的鐵(tie)電(dian)相(xiang)晶(jing)體結(jie)構(gou)有四(si)方、斜方、菱形三(san)種(zhong)晶(jing)系，它們(men)的自(zi)發(fa)極化(hua)方向分別(bie)沿(yan)[001]，[011]，[111]方向，除(chu)了90°。和(he)180°疇壁(bi)外，在(zai)斜方晶(jing)系中(zhong)還有(you)60°和(he)120°疇壁(bi)，在(zai)菱形(xing)晶(jing)系中(zhong)還有(you)71°，109°疇(chou)壁(bi)。

多(duo)晶(jing)體中(zhong)每個(ge)小(xiao)晶(jing)粒可包(bao)含多(duo)個(ge)電(dian)疇(chou)。由(you)於(yu)晶(jing)體本身(shen)取向(xiang)無規(gui)則，所以各(ge)電(dian)疇(chou)分布(bu)是混(hun)亂(luan)的，因而對外不(bu)顯示(shi)極(ji)性。單晶(jing)體，各(ge)電(dian)疇(chou)間的取向(xiang)成(cheng)壹(yi)定(ding)的角度，如(ru)90°，180°。

4.電(dian)疇(chou)的形(xing)成(cheng)及其(qi)運(yun)動(dong)的微(wei)觀機(ji)理

1. 電(dian)疇(chou)的形(xing)成(cheng)

以(yi)BaTiO4為(wei)例(li)。離(li)子(zi)位(wei)移理論(lun)，認(ren)為(wei)自發(fa)極化主要是由(you)晶(jing)體中(zhong)某些離(li)子(zi)偏(pian)離(li)了平(ping)衡(heng)位(wei)置造(zao)成(cheng)的。由(you)於(yu)離(li)子(zi)偏(pian)離(li)了平(ping)衡(heng)位(wei)置，使(shi)得單(dan)位(wei)晶(jing)胞中(zhong)出現(xian)了電(dian)矩。電(dian)矩之間的相(xiang)互(hu)作用使偏(pian)離(li)平(ping)衡(heng)位(wei)置的離(li)子(zi)在(zai)位(wei)置上(shang)穩定(ding)下(xia)來(lai)，與(yu)此(ci)同時(shi)晶(jing)體結(jie)構(gou)發生(sheng)了畸(ji)變。自(zi)發(fa)極化(hua)的產生由(you)鈦、氧(yang)離(li)子(zi)間的強(qiang)耦(ou)合作用引起。

設(she)中(zhong)間部位(wei)的鈦離(li)子(zi)因熱(re)運(yun)動(dong)的漲(zhang)落在(zai)某壹(yi)瞬(shun)間向(xiang)氧離(li)子(zi)O1有(you)微(wei)小位(wei)移，則又(you)使(shi)氧(yang)離(li)子(zi)向(xiang)鈦離(li)子(zi)靠攏(long)，接著(zhe)由於(yu)比較大的內電(dian)場(chang)力的傳遞(di)，使(shi)自(zi)發(fa)極化首先(xian)沿(yan)Ti-O1離(li)子(zi)線(xian)展(zhan)開(kai)。

同時(shi)，由於(yu)電(dian)場(chang)力以及彈性力的傳遞(di)，周(zhou)圍(wei)的O2離(li)子(zi)也(ye)被(bei)向下擠。如(ru)此，自發(fa)極化向(xiang)橫向發(fa)展(zhan)。橫向發(fa)展(zhan)是間接的，比較弱(ruo)，因此以上(shang)形(xing)成(cheng)的疇(chou)核及其(qi)發(fa)展(zhan)如針(zhen)狀。最(zui)後的電(dian)疇(chou)圖(tu)案(an)總是電(dian)場(chang)力與彈性力平(ping)衡(heng)的結(jie)果(guo)，整(zheng)個(ge)體系(xi)保持能量(liang)*低(di)。

（2）電(dian)疇(chou)“轉(zhuan)向(xiang)”（電(dian)疇(chou)運(yun)動(dong)）

鐵(tie)電(dian)疇(chou)在(zai)外電(dian)場(chang)作用下，總是(shi)要趨向(xiang)於(yu)與外電(dian)場(chang)方向壹(yi)致。這(zhe)形(xing)象地(di)稱(cheng)作電(dian)疇(chou)“轉(zhuan)向(xiang)”。

①電(dian)疇(chou)運(yun)動(dong)的實(shi)現(xian)方式(shi)

是(shi)通(tong)過(guo)在(zai)外電(dian)場(chang)作用下新疇(chou)的出現(xian)、發(fa)展(zhan)以及疇(chou)壁(bi)的移(yi)動(dong)來(lai)實(shi)現(xian)的。

②180°疇(chou)的“轉(zhuan)向(xiang)”

在(zai)電(dian)場(chang)作用下，180°疇的“轉(zhuan)向(xiang)”是(shi)通(tong)過(guo)許(xu)多(duo)尖劈形(xing)新(xin)疇的出現(xian)、發(fa)展(zhan)而實(shi)現(xian)的。尖(jian)劈形(xing)新(xin)疇迅速沿(yan)前端(duan)向(xiang)前發展(zhan)。

③90°疇(chou)的“轉(zhuan)向(xiang)”

雖然也(ye)產生針(zhen)狀電(dian)疇(chou)，但(dan)主(zhu)要是通(tong)過(guo)90°疇(chou)壁(bi)的側(ce)向(xiang)移動(dong)來(lai)實(shi)現(xian)的。實(shi)驗(yan)證(zheng)明，這(zhe)種(zhong)側向(xiang)移(yi)動所需(xu)要(yao)的能(neng)量(liang)比產生針(zhen)狀新疇所需(xu)要(yao)的能(neng)量(liang)還要(yao)低(di)。

④180°疇(chou)與(yu)90°電(dian)疇(chou)的轉(zhuan)向(xiang)的比較：

壹(yi)般在(zai)外電(dian)場(chang)作用下（人工極化(hua)），180°疇：轉(zhuan)向(xiang)比較充分，同時(shi)由於(yu)“轉(zhuan)向(xiang)”時(shi)結構(gou)畸(ji)變小，內應力小，因而這(zhe)種(zhong)轉(zhuan)向(xiang)比較穩定(ding)。

90°疇(chou)：轉(zhuan)向(xiang)是(shi)不(bu)充分（例(li)如(ru)BaTiO3陶(tao)瓷，90°疇(chou)只(zhi)有(you)13%轉(zhuan)向(xiang)），轉(zhuan)向(xiang)時(shi)引起(qi)較大內應力，所以這(zhe)種(zhong)轉(zhuan)向(xiang)不(bu)穩定(ding)。當(dang)外加電(dian)場(chang)撤(che)去後(hou)，則有(you)小(xiao)部分電(dian)疇(chou)偏(pian)離(li)極(ji)化(hua)方向，恢復(fu)原位(wei)，大部分電(dian)疇(chou)則停留在(zai)新轉(zhuan)向(xiang)的極(ji)化(hua)方向上(shang)，這(zhe)叫(jiao)剩(sheng)余(yu)極(ji)化。