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鐵電材料的分類

2020-10-13 16:59:26

鐵電材料是指具有鐵電效應的一類材料,它是熱釋電材料的一個分支。鐵電材料及其應用研究已成為凝聚態物理、固體電子學領域最熱門的研究課題之一。晶體,其原因在於他們具有相當優異的性能。許多電光晶體、壓電材料就是鐵電晶體。鐵電晶體無論在技術上或理論上都具有重要的意義。

目前按產生傳感、驅動功能的機製, 鐵電陶瓷可分為3種。鐵電測試公司帶大家了解一下:

一、層狀鐵電陶瓷

研究較多,並且用於製備鐵電陶瓷材料的是鈣鈦礦結構的鋯鈦酸鉛。

簡稱PZT係列。此係列的突出優點是剩餘極化較大Pr大約10~35 μC/cm2、熱處理溫度較低(600℃左右)。但是隨著研究的深入人們發現在經過累計的極化反轉之後PZT係列性能退化,主要表現在出現高的漏電流和較嚴重的疲勞問題另外鉛的揮發對人體也有害。

因此研究和開發性能優良且無鉛的鐵電陶瓷具有重要的現實意義。而鉍係層狀鈣鈦礦結構材料屬於鐵電材料類且性能較好又不含鉛,因此受到人們的廣泛關注。該材料通式是(Bi2O2) 2+An-1BnO3n+1)2-其中A 為+1、+2或+3價離子,B 為+ 3、+ 4 或+ 5價離子,n 為類鈣鈦礦層中氧八麵體BO6層數,其中類鈣鈦礦層(An-1BnO3n+1)2-與鉍氧層(Bi2O2)2+交替排列。SrBi4Ti4O15,簡稱SBTi,n=4 、n = 5或n = 7,陶瓷是鉍係層狀鈣鈦礦結構鐵電陶瓷材料。研究發現,其剩餘極化較大單晶極化強度方向沿a 或b軸時2Pr=58μC/cm2

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二、弛豫型鐵電陶瓷

弛豫型鐵電體(relaxation ferroelectrics)簡稱RF。是指順電—鐵電轉變屬於彌散相變的一類鐵電材料?它同時具有鐵電現象和弛豫現象。與典型鐵電體相比,弛豫型鐵電體的一個典型特征是複介電常數,ε*(ω) =ε'(ω) −ε"(ω),ω為角頻率的實部,ε'(ω)隨溫度變化呈現相對寬且變化平緩的峰,其較大大ε'(ω)值對應的溫度Tm隨ω的增加而向高溫移動。

該特征與結構玻璃(structureglass)化轉變、自旋玻璃(spin glass)化轉變的特征極為相似。所以,弛豫型鐵電體又被稱為極性玻璃(polar glass),相應的弛豫鐵電相變又被稱為極性玻璃化轉變。迄今為止,雖然人們對弛豫鐵電相變進行了大量的實驗測量和理論探索,但是仍然沒有被普遍接受的弛豫鐵電相變模型所以對弛豫鐵電相變機製的研究一直是該領域研究的熱點問題之一。另外,現有的一些弛豫鐵電體具有優良的鐵電、壓電和熱釋電性能,因而具有廣泛而重要的應用。

三、反鐵電陶瓷

上世紀80年代後期具有大電致應變和大機電轉換能力的PZST 反鐵電陶瓷作為換能器或大位移致動器有源材料方麵的研究工作逐步出現。美國Pennsylvania 大學材料研究所開展了PZST反鐵電陶瓷作為大位移致動器有源材料應用的可行性研究工作,針對“方寬”型電滯回線的PZST 反鐵電陶瓷進行了一係列改性優化,降低相變場強,增大縱向應變量,極大縱向應變量達到0.85%,相變場強為48 kV/cm,電滯寬度為20 kV/cm。指出“方寬”型電滯回線的反鐵電陶瓷在交變電場下表現出嚴重的電滯損耗,因而不適於交變狀態下應用。

高性能的鐵電材料是一類具有廣泛應用前景的功能材料,從目前的研究現狀來看,對於具有高性能的鐵電材料的研究和開發應用仍然處於發展階段。研究者們選用不同的鐵電材料進行研究,並不斷探索製備工藝,隻是到目前為止對於鐵電材料的一些性能的研究還沒有達到令人滿意的地步。比如,用於製備鐵電複合材料的陶瓷粉體和聚合物的種類還很單一,對其複合界麵的理論研究也剛剛開始,鐵電記憶器件抗疲勞特性的研究還有待發展。總之,鐵電材料是一類具有廣闊發展前景的重要功能材料,對於其特性的研究與應用還需要秋蔡视频安卓下载不斷的研究與探索,並給予足夠的重視.


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