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铁电性铁电畴

2022/07/16297 作者:佚名
导读:铁电性电畴概念 通常,铁电体自发极化的方向不相同,但在一个小区域内,各晶胞的自发极化方向相同,这个小区域就称为铁电畴(ferroelectric domains)。两畴之间的界壁称为畴壁,根据两个电畴的自发极化方向,可分为90°畴壁、180°畴壁等。畴壁通常位于晶体缺陷附近,因为缺陷区存在内应力,畴壁不易移动。 铁电畴与铁磁畴有着本质的差别: 1、铁电畴壁的厚度很薄,大约是几个晶格常数的量级,但铁

铁电性电畴概念

通常,铁电体自发极化的方向不相同,但在一个小区域内,各晶胞的自发极化方向相同,这个小区域就称为铁电畴(ferroelectric domains)。两畴之间的界壁称为畴壁,根据两个电畴的自发极化方向,可分为90°畴壁、180°畴壁等。畴壁通常位于晶体缺陷附近,因为缺陷区存在内应力,畴壁不易移动。

铁电畴与铁磁畴有着本质的差别:

1、铁电畴壁的厚度很薄,大约是几个晶格常数的量级,但铁磁畴壁则很厚,可达到几百个晶格常数的量级(例如Fe,磁畴壁厚约1000 );

2、在磁畴壁中自发磁化方向可逐步改变方向,而铁电体则不可能。

铁电性畴壁取向

一般说来,如果铁电晶体种类已经明确,则其畴壁的取向就可确定。电畴壁的取向可由下列条件来确定:

a)晶体形变

电畴形成的结果使得沿畴壁而切割晶体所产生的两个表面是等同的(即使考虑了自发形变)。

b)自发极化

两个相邻电畴的自发极化在垂直于畴壁方向的分量相等。

如果条件(a)不满足,则电畴结构会在晶体中引起大的弹性应变。若条件(b)不满足,则在畴壁上会出现表面电荷,从而增大静电能,在能量上是不稳定的。

电畴结构与晶体结构有关。BaTiO3的铁电相晶体结构有四方、斜方、菱形三种晶系,它们的自发极化方向分别沿[001],[011],[111]方向,这样,除了90°和180°畴壁外,在斜方晶系中还有60°和120°畴壁,在菱形晶系中还有71°,109°畴壁。

铁电性电畴转向

铁电畴在外电场作用下,总是要趋向于与外电场方向一致,称作电畴“转向”。电畴转向是通过在外电场作用下新畴的出现、发展以及畴壁的移动来实现的。实验发现,在电场作用下,180°畴的“转向”是通过许多尖劈形新畴的出现、发展而实现的,尖劈形新畴迅速沿前端向前发展。对90°畴的“转向”虽然也产生针状电畴,但主要是通过90o畴壁的侧向移动来实现的。实验证明,这种侧向移动所需要的能量比产生针状新畴所需要的能量还要低。一般在外电场作用下(人工极化)180°电畴转向比较充分;同时由于“转向”时结构畸变小,内应力小,因而这种转向比较稳定。而90度电畴的转向是不充分的,所以这种转向不稳定。当外加电场撤去后,则有小部分电畴偏离极化方向,恢复原位,大部分电畴则停留在新转向的极化方向上,这叫剩余极化。

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