化学铁电材料

铁电材料
所谓铁电材料，是指材料的晶体结构在不加外电场时就具有自发极化现象，其自发极化的方向能够被外加电场反转或重新定向。铁电材料的这种特性被称为“铁电现象”或“铁电效应”。

铁电现象是在一种名为钙钛矿的材料中发现的，而钙钛矿材料的晶格点阵中的离子，是在某一方向上被分离成的正负离子，也就是在钙钛矿晶体内部产生了一个电耦极子。当给这种晶体加上一个电压时，这些耦极子就会在电场作用下排列。改变电压的方向，可使耦极子的方向反转。耦极子的这种可换向性，意味着它们可以在记忆芯片上表示一个“信息单元”。而且，即使在电压断开时，这些耦极子也会保持在原来的位置，使铁电存储器不用电就能保存数据。这与大多数计算机中使用的随机存取存储器的记忆芯片明显不同，后者需要用电才能保存数据。

目前，铁电效应已在低容量的铁电存储器芯片中得到应用。每个铁电数据存储元件由夹在两个金属电 极之间的一片钙钛矿薄膜组成。以前，当钙钛矿薄膜厚度小于4纳米时，铁电现象便似乎消失了。但斯蒂芬森领导的科研小组在1.2纳米厚（即仅6个离子厚）的铁电材料薄膜中观察到了铁电现象。

现在发现，具有铁电性的晶体很多，但概括起来可以分为两大类：
a.一类以磷酸二氢钾 KH2PO4--简称KDP--为代表，具有氢键，他们从顺电相过渡到铁电像是无序到有序的相变。以KDP为代表的氢键型铁晶体管，中子绕射的数据显示，在居里温度以上，质子沿氢键的分布是成对称沿展的形状。在低于居里温度时，质子的分布较集中且不对称于邻近的离子，质子会较靠近氢键的一端。
b.另一类则以钛酸钡为代表，从顺电相到铁电像的过渡是由于其中两个子晶格发生相对位移。对于以为代表的钙钛矿型铁电体，绕射实验证明，自发极化的出现是由于正离子的子晶格与负离子的子晶格发生相对位移。

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