铁电体的介电常数

比较了电介质物理学和铁电物理学对介电常数定义的差异.这种差异导致了解释实验结果方面相反的结论:铁电体物理学能够很好地解释极化强度增大导致介电常数减小的实验结果和外加直流电场下铁电体的介电可调行为,而电介质物理学得到的却是相反的结论.其原因是铁电材料介电常数在顺电相仅来源于横光学模的贡献,在铁电相来源于横光学模和偶极子极化,且偶极子极化会引起损耗.数学推导证实弛豫铁电行为的成份分布不是高斯分布函数.     

钛酸铋系中与铁电性能有关的缺陷及其弛豫研究的进展

本文概括的介绍了近年来我们利用内耗和介电的方法研究铋系铁电材料的一些结果。钛酸铋系铁电体作为一种无铅材料在铁电存储中有着重要的应用，通过对其内部与氧空位有关的力学和电学弛豫行为的测量，并进一步通过对氧空位弛豫及关联行为的研究，揭示了钛酸铋系铁电材料中掺杂、微结构以及铁电性能之间内在的联系。这些结果从微观的角度阐述了影响铁电体剩余极化与铁电疲劳的因素，对于指导并优化现有铁电体的铁电性能有着重要的意义。此外，还报道了对铁电畴、相变等的研究结果，表明力学与介电方法是研究铁电性能及澄清机理的有效手段。     

钛酸铋系中与铁电性能有关的缺陷及其弛豫研究的进展

本文概括的介绍了近年来我们利用内耗和介电的方法研究铋系铁电材料的一些结果.钛酸铋系铁电体作为一种无铅材料在铁电存储中有着重要的应用,通过对其内部与氧空位有关的力学和电学弛豫行为的测量,并进一步通过对氧空位弛豫及关联行为的研究,揭示了钛酸铋系铁电材料中掺杂、微结构以及铁电性能之间内在的联系.这些结果从微观的角度阐述了影响铁电体剩余极化与铁电疲劳的因素,对于指导并优化现有铁电体的铁电性能有着重要的意义.此外,还报道了对铁电畴、相变等的研究结果,表明力学与介电方法是研究铁电性能及澄清机理的有效手段.     

铁电极化子动力学理论

在铁电屏蔽理论的基础上发展铁电极化子动力学理论,用来解释铁电体的极化反转现象.理论结果与TGS单晶的实验结果符合得很好.由该理论还可进一步用来研究铁电发射的基本物理过程 关键词： 铁电极化子 极化反转 慢极化效应     

电子铁电体研究进展

电子铁电性是基于关联体系电荷有序态的一种新的物理现象。近期研究发现,这种新型铁电体通常表现出丰富的磁电性质和耦合效应,在发展可控性多功能微电子器件方面具有广阔的应用前景。本文重点介绍了电子型铁电体代表材料LuFe2O4的实验和理论研究进展,着重探讨了电荷序相变,极化机理,介电,铁电,磁电耦合等重要物理性能。随后,简要介绍了其它体系在相关问题研究中的进展情况,包括：钙钛矿体系Pr(Ca)MnO3,Fe3O4和有机材料(TMTTF)2X等。     

等静压和温度诱导的PbLa(Zr,Sn,Ti)O3反铁电陶瓷相变和介电性能研究

研究了等静压和温度诱导掺镧La的Pb(Zr,Sn,Ti)O₃(PLZST)陶瓷材料的铁电反铁电相变、介电压力谱和介电温度谱,研究了温度对压致相变和介电压力谱的影响,结果发现温度使铁电反铁电相变压力降低,介电压力谱具有明显的扩散相变和频率弥散的特点;研究了等静压对介电温度谱的影响,结果表明等静压使铁电反铁电相变温度降低,反铁电顺电相变温度升高.这些现象有利于丰富和拓宽人们对温度和压力诱导的多组元弛豫型铁电体和弛豫型反铁电体扩散相变和弛豫行为的认识和理解. 关键词： 等静压和压致相变 铁电反铁电相变 介电压力谱 介电温度谱     

钙钛矿反铁电氧化物的研究进展

反铁电材料,因其电场诱导的反铁电–铁电相变行为,而在当代电子技术中有着潜在的应用价值。然而,自然界中存在的反铁电材料是相当稀缺的,人们对它的认识与理解有限,其亚晶格极化、有序结构、局域结构及其对性能的影响依然是目前学术争辩的热点话题。为应对全球日益剧增的大气污染状况和人类健康所面临的潜在威胁,"环境友好"的无铅材料已然成为近些年来全球科学家与工程师们关注的焦点。本文介绍了"反铁电"的概念、定义、结构与电学性质特点以及反铁电体的应用。综述了自1951年"反铁电"概念被提出以来,人们在钙钛矿结构中陆续发现的反铁电氧化物及其晶体结构和电学性质的研究进展,从晶格动力学角度对钙钛矿氧化物反铁电性起源问题做了评论。期望通过微观结构设计的角度为无铅反铁电材料的开发提供新的思路。     

存储器用铁电薄膜及电极材料的研究

铁电体独特的自发电极化双稳性质和非线性光学性质使其在光电子器件中得到广泛应用．为了实现器件的小型化和与微电子、光电子工艺兼容，铁电薄膜已成为一个研究热点．自发电极化的大小和取向以及外电场、缺陷和铁电薄膜／电极界面与自发电极化的交互作用决定了铁电薄膜的性质和服役行为．文章以铁电存储器和光电子器件应用为背景，选择了具有重大应用前景的Bi4-xLaxTi3O12（BLT）、SrBi2Ta2O9（SBT）、PbZrxTi1-xO3（PET）和LiNbO3（LN）铁电薄膜以及相关的La（Sr，Co）O3（LSCO）和LaNiO3（LNO）等电极材料为研究对象，研究了缺陷电荷和电畴的交互作用和它们在交变外电场中的动力学行为，探明了铁电薄膜疲劳现象的物理本质；从晶格结构与缺陷的观察研究入手，探索了材料铁电性质的起源和优化材料铁电性质的途径；从铁电薄膜／电极界面结构与性质的研究入手，寻找更有效、更稳定的电极材料与结构，从而为器件应用打下了基础；在研究外电场对铁电薄膜生长机制影响的基础上，找到了利用外电场调控铁电薄膜结构的新途径，发展了新的、与半导体器件和光电子器件工艺兼容的制膜方法．     

横场-伊辛模型中BaTiO3的铁电行为

采用横场-伊辛模型描述了BaTiO3中量子效应对铁电行为可能的贡献.计算显示量子效应可以明显地减少铁电体的自发极化.模型给出的理论结果与BaTiO3的介电及极化实验结果符合较好.     

强电场作用下反铁电锆钛酸铅的介电行为研究

采用电滞回线方法和偏置直流电场中叠加小交变电场方法研究了锆钛酸铅反铁电陶瓷材料在强电场作用下的介电行为.测量结果显示，锆钛酸铅反铁电材料的介电常数随外加电场强度呈非线性变化，在反铁电 铁电转变的电场区间形成介电峰.表征极化强度随电场强度变化率的微分介电常数εd峰值出现在反铁电 铁电转换电场强度处，最高达到41000.随着偏置电场增加反铁电向铁电体转变过程中，小信号介电常数εc减小；在电场降低铁电回复成反铁电过程中，小信号介电常数εc增大，小信号介电常数εc峰先于微分介电常数εd峰出现.根据电场作用下反铁电 关键词： 锆钛酸铅反铁电陶瓷 介电行为 强电场条件     

铁电材料中电场对唯象系数和电卡强度的影响

由于电场强度能够影响铁电材料的极化强度和介电常数,因此唯象系数a0是电场强度的隐函数.在铁电相区域,唯象系数a0由铁电极化强度和介电常数倒数确定,是电场的非线性函数.在顺电相区域,唯象系数a0由介电常数倒数确定,也是电场的非线性函数.本文研究了铁电共聚物、铁电三聚物和钛酸锶钡钙陶瓷的唯象系数与电场的关系,发现唯象系数随电场的增加而增加,最大约1倍.电卡强度被用来表征电卡材料在电场作用下的电卡效应强弱,通过研究电卡强度可以发现高效率的电卡材料.本文通过热力学理论,得到了电卡强度的解析表达式,发现唯象系数、相变温度、极化强度、比热以及相变温度处的介电常数峰值,对电卡强度具有明显的影响.该表达式适用于一级相变材料、二级相变材料、以及弛豫型铁电体.     

铁电体介电常数和热电系数的测量

自从1920年观察到罗息盐(NaKC4H4O6·4H2O)的电滞回线以来[1],已经发现数以百计的铁电材料.最近几年还不断观察到许多材料具有铁电性质,并在不少的领域得到应用.例如,用作热电红外探测器、电光调制晶体、全息存贮和光纤通讯材料等.当作为红外探测器材料时,需要测量铁电晶体的介电、热电和热学性能,因用于不同频段的探测器的材料优值因子都与这些量有关,所以精确测量铁电体的介电、热电性能也是深入研究热电红外探测器的必要手段之一. 一、电滞回线显示1.照相记录 图1表示测量电滞回线的电滞电桥原理图[2,3]。Cx表示待测的铁电晶体做成的…     

铁电体的光伏效应

介绍了铁电光伏效应的发展历史和现状,通过与传统半导体p-n结光伏器件比较,旨在阐述铁电光伏器件非比寻常的优点和重要的应用前景.铁电光伏效应分为体光伏效应和反常光伏效应,多种物理机制已被发现,无疑为铁电光伏效应的提高指明了方向.还对钙钛矿氧化物、卤化物和双钙钛矿结构氧化物等铁电体中的光伏效应进行了阐述,讨论了通过引入新的自由度实现多功能性光伏器件的可能性.     

重温Pb(Zrx Ti1-x)O3铁电薄膜极化疲劳问题

具有ABO3型钙钛矿结构的Pb(ZrxTi1-xO3(PZT)展示出良好的铁电极化性能,是使用最广的铁电材料.然而,在将它应用于铁电存储时,PZT薄膜遭遇到极化疲劳问题而被SrBi2Ta2O9(SBT)等铁电体所替代,这一问题至今未能得到妥善解决.文章首先通过变温极化疲劳实验充分理解PZT极化疲劳的基本过程,然后有针对性地进行材料设计,获得基本无极化疲劳的PZT铁电薄膜.     

La调节Pb(Zr,Sn,Ti)O_3反铁电陶瓷的相变与电学性质

利用X射线衍射、弱场介电温度谱、强场极化强度研究了不同La含量(Pb1-xLa2x3)(Zr06Sn03Ti01)O3(000≤x≤012)(PLZSnT)陶瓷的相变与电学特性.实验发现,随La含量增大,室温下材料由铁电三方相(x=000)转变为反铁电四方相(003≤x≤009)和立方相(x=012).介电测试表明,La含量增大,反铁电→顺电相变温度降低,峰值介电常量减小.在x=006的PLZSnT三元相图中,反铁电四方相区扩大到Ti含量约为18at%,该系统反铁电陶瓷具有“窄、斜”型双电滞回线和“三电滞回线”;在高Zr、高Sn区,反铁电→顺电相变呈现弥散相变和介电频率色散特征,即反铁电极化弛豫现象.从ABO3钙钛矿结构的容忍因子(t)和反铁电相的结构特征出发,讨论了La对Pb(Zr,Sn,Ti)O3相变与电学性质的影响机理 关键词： 场诱相变 弛豫型反铁电体 介电性能 La调节Pb(Zr Sn Ti)O3     

(PbBa)(Zr,Sn,Ti)O_3反铁电/弛豫型铁电相界陶瓷的相变与介电、热释电性质

通过对(Pb087Ba01La002)(Zr06TixSn04-x)O3(004≤x≤020)固溶体的介电和偏压热释电性质的研究发现,当Ti含量004≤x≤007时,材料是反铁电四方相,而当009≤x≤020时,材料向弛豫型铁电体转化.在温度Ti含量相图中,x=009附近形成了反铁电铁电顺电三相共存点(Ttr).该点的相变温度最底;对于004≤x≤007的反铁电四方相,低温下呈现介电弛豫特征,并可被外电场诱导为亚稳铁电态,温度升高时,亚稳铁电→反铁电相变,反铁电→顺电相变引起两个热释电流峰,偏置电场下峰位和峰强均发生移动,在温度电场相图中也形成了铁电反铁电顺电三相点.从复杂化合物纳米相分离的观点和晶格动力学出发,讨论了相变与电学性能随Ti含量(x)和外电场(E)变化的物理机理. 关键词： 反铁电/弛豫型铁电相界 介电性能 偏压热释电性质 铁电-反铁电-顺电三相点     

铁电体中偶极子的滞后对剩余极化的影响

铁电体的剩余极化强度随温度降低而下降的特性引起了人们对铁电体存储数据失效的担心.运用铁电体的唯象理论和偶极子对交变电场的响应,提出了在电滞回线测量中偶极子的滞后冷冻效应模型,对极化的低温退化现象做了合理解释:温度下降导致吉布斯自由能势垒增大,致使偶极子对交变电场的响应时间延长.引入响应的滞后因子发现,极化强度随温度降低会出现峰值,在低温下降直至为零,可用偶极子的滞后与冻结效应描述.详细研究结果表明:因材料组份变化导致热力学参量的变化是重要因素:铁电-顺电相变中软模系数的增大会导致剩余极化峰移向高温;铁电性的增强,温度极化系数的增大和耐压强度或饱和电场的增强均会抑制滞后效应,从而使低温滞后效应移向低温.运用导出的公式数值模拟Ba Ti O_3/Bi Sc O_3复合陶瓷剩余极化强度的实验结果发现,Bi Sc O3含量的增加,使居里温度略有减小,但导致了软模系数较大幅度的增加,其结果是使偶极子的滞后效应发生在较高的温度.软模系数与铁电体的极化特性、铁电性、介电性和力学性均密切相关.研究结论表明:在低温下铁电体的铁电性没有失效,偶极子的低温冻结效应更有利于铁电体长久地保存数据.     

我国铁电薄膜物理学与集成铁电学若干重要问题的研究建议（提纲）

我国铁电薄膜物理学与集成铁电学若干重要问题的研究建议（提纲）１．学术背景铁电体为一类具有自发电极化，而且其极化矢量可以在外电场作用下反转的电介质，它们同时具有压电、热释电、电光、声光、光折变、非线性光学等效应及高介电系数。作为光电功能材料，铁电体早在...     

弛豫铁电体介电可调性的研究

无铅弛豫铁电体具有较好的介电可调性,在顺电相有较大的介电常数和极小的损耗,因较大的优值而被广泛地用于微波器件.根据现有的介电可调性理论,通过参量的适当修正,对介电可调性的表达式做了合理的探讨,结论适用于处理实验结果.比较发现,在电场作用下顺电相保持不变的近似得出的结论与实验结果差距较大,而转化为铁电相与实验结果完全吻合.考虑外加电场和自发极化对弹性吉布斯自由能的修正,导出了高电场对介电常数的修正关系,与实验结果相符.提出了介电可调度的概念与计算公式,能够定量表示掺杂对介电可调性的影响.     

室温稳定的二维铁电材料：CuInS2P6 及其异质结构

二维铁电材料有助于实现半导体性质与非易失存储特性在微纳尺度上的有机结合,在高集成化电子器件、光电器件、能量收集、及机电耦合系统等领域展现出巨大的应用潜力。二维铁电材料的层状结构,保证了原子层间的可剥离性,为从理论和实验上探索超薄极限下的铁电性质提供理想的研究平台。考虑到二维磁性研究的低温瓶颈,二维铁电材料为实现铁性功能材料的高温器件化与实用化提供了新途径。在本文中,我们介绍了一种室温稳定的二维铁电材料：铜铟硫代磷酸盐(CuInP2S6)。该材料体系的科学内涵和应用前景,引发了新的研究热潮。在本文中,关于其较高的铁电居里转变温度、显著的压电响应、巨大的负纵向压电系数、可调谐的四重势阱铁电特性、以及基于该材料及其异质结构的器件研究,均有所涉及。我们还简要介绍了几种过渡金属硫代磷酸盐化合物材料体系(M^IM^IIIP2(S/Se)6)中的其他代表性材料。最后,我们关于二维铁电材料研究的未来发展方向进行了讨论。