鐵電效應(yīng)是一種固體材料特有的電子現(xiàn)象,是介電性質(zhì)和電極化(極化)之間的關(guān)聯(lián)。處于鐵電狀態(tài)的材料在外加電場的作用下可以發(fā)生極化,反之極化也能產(chǎn)生電場。在實(shí)際應(yīng)用中,鐵電材料具有出色的傳感、存儲和控制能力,具有很高的研究價(jià)值及廣泛的應(yīng)用前景,下面我們來詳細(xì)介紹一下。
一、鐵電效應(yīng)產(chǎn)生的原理
鐵電材料的晶體結(jié)構(gòu)是一種層狀、離子極性、扭曲的晶格結(jié)構(gòu)。在它們的晶格中,離子具有特定的排列方式,同時(shí)一個(gè)固定的分子或離子呈現(xiàn)出固定的極化方向。
當(dāng)外電場作用于鐵電材料時(shí),離子排列發(fā)生改變,從而導(dǎo)致分子內(nèi)部極化反向,并在材料表面緩慢地移動(dòng),導(dǎo)致材料的總極化方向發(fā)生變化。
相反地,如果材料中的極化方向變化了,它也會引起周圍的電場發(fā)生變化。這種極化現(xiàn)象是可逆的,并且能夠獨(dú)立于熱和化學(xué)多種因素發(fā)生。
二、鐵電效應(yīng)的材料種類
目前已知的具有鐵電效應(yīng)的物質(zhì)主要分為無機(jī)材料與有機(jī)材料兩大類:
無機(jī)鐵電材料:鐵電氧化物如batio3、pbtio3、srbi2ta2o9等,復(fù)合氧化物如pzt(pbzrtio3)、plzt(pb1-xlaxzryti1-yo3)、pmn-pt(pbmg1/3nb2/3o3-pbtio3)等。
有機(jī)鐵電材料:由于有機(jī)化合物的極性組分使它們顯示出鐵電性質(zhì),如甘氨酸鹽晶體、磺酸類的過渡金屬絡(luò)合體、聚醚醚酮類等。
三、鐵電效應(yīng)的應(yīng)用
1. 傳感器領(lǐng)域
鐵電傳感器能夠檢測溫度、壓力、力學(xué)變形等物理量,由于其反應(yīng)速度快、精度高、耐熱性強(qiáng)等特點(diǎn),被廣泛用于機(jī)器人、汽車、航空航天等領(lǐng)域。
2. 存儲器領(lǐng)域
用鐵電材料制造的非易失性存儲器(feram)比起傳統(tǒng)的dram、nand等存儲器,具有存儲時(shí)間長、速度快、高可靠性、節(jié)能等特點(diǎn),用于大容量高速存儲領(lǐng)域。
3. 電子器件領(lǐng)域
鐵電材料不僅可以制造鐵電場效應(yīng)晶體管、鐵電電容器、鐵電振蕩器、鐵電濾波器等單一電子器件,也可以用于集成電路的制造,是下一代電路發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。
總之,在學(xué)術(shù)研究和實(shí)際應(yīng)用方面,鐵電效應(yīng)具有廣泛而廣泛的應(yīng)用前景。