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文档简介

1、晶体的自发极化与铁电性质晶体的自发极化与铁电性质 反铁电性反铁电体与相变当电介质晶体的晶胞自发极化出现时，相邻晶胞的电矩同向排列而出现铁电性，相邻晶胞的电矩反向排列，形成两组反向极化的晶胞，在宏观上对外不显示自发极化强度，没有电滞回线，在外场的作用下，可以使其中反向排列的电矩取向反转，于是，所有电矩同向排列。晶体的这种性质称反铁电性；反铁电性与铁电体相同之处：晶体结构与同型的铁电体相近，温度升高，反铁电体相变到顺电相结构，反向自发极化消失，居里点TO处将出现反常，在相变温度TC以上，介电常数遵守居里外斯定律，在相变温度TC以下变成对称性较低的反铁电相。 电电滞滞回回线线反铁电体锆酸铅锆酸铅Pb

2、ZrO3是有名的钙钛矿结构反铁电体，是有名的钙钛矿结构反铁电体，Pb2+离子反离子反向有序，其偶极矩反向有序排列。向有序，其偶极矩反向有序排列。 原点处偶极子 在 处电场为：1r31510341rrrrE在 处置另一偶极子 ，则两个偶极子间互作用能: r23021215024341rrrrEW-+1-+2r反铁电体-+1-+2r21当30211142rW为极小值当 反平行 1r230211142rW为极大值-+1-+2反铁电体-+1-+2当为极大值当 反平行 1为极小值-+1-+2r2130214rWrr230214rW反铁电体u两个孤立偶极子，它们平行与r时，两偶极子平行排列稳定；u两个孤立

3、偶极子，它们垂直与r时，两偶极子反平行排列稳定 ；u三维晶格而言，对于简立方晶格反平行排列状态，静电作用能最低。 反铁电体反平行偶极子晶格A的单位晶胞不再是原来的简立方，在垂直于偶极子轴向，晶格周期增加了一倍，形成超晶格结构，这种超晶格结构可看成由两个子晶格套构而成，每一个晶格偶极子平行排列，两套子晶格作反向排列。 设两个子晶格a和b，晶位a和b上的离子发生反向或同向位移，晶体的总极化强度P为两子晶格极化强度Pa和Pb之和，作用在晶位a和b上的有效电场Ea和Eb： 反铁电晶胞：反铁电晶胞：baaPSPSEE21abbPSPSEE21 E为宏观平均电场 S1、S2为结构系数 反铁电体 对a和b两个子晶格本身而言，结构完全相同 aaPE比例系数比例系数 bbPEEPSPSba21EPSPSba12反铁电体 当外场E = 0时 Pa和Pb非零条件为： 0121SSSS211SS 212SS 12SSPPba1baPP 2baPPI.1=时，两个子晶格在相同方向上产生自发极化，时，两个子晶格在相同方向上产生自发极化，相当于极性晶体相当于极性晶体; II.2=时，两个子晶格在反方向产生自发极化，相当时，两个子晶格在反方向产生自发极化，相当于反极性晶体于反极性晶体。反铁电体2=时，有： baPPSSE212介电常数：介电常数：

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