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| 鐵電材料 |
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。
簡介
壓電材料：物質受機械應力作用時能產生電壓，或受電壓作用時能產生機械應力的性質。例如：竊聽器、Fabry-Perot干涉儀的推進器（陶瓷）等。電光晶體：折射率在外電場作用下發生改變的材料。例如：Q開關等。鐵電材料，是熱釋電材料中的一類。其特點是不僅具有自發極化，而且在一定溫度範圍內，自發極化偶極矩能隨外施電場的方向而改變。它的極化強度P與外施電場強度E的關係曲線如圖2所示，與鐵磁材料的磁通密度與磁場強度的關係曲線（B-H曲線）極為相似。極化強度P滯後於電場強度E,稱為電滯曲線。電滯曲線是鐵電材料的特徵。即當鐵電晶體二端加上電場E後，極化強度P 隨E 增加沿OAB曲線上升，至B點後P 隨E的變化呈線性(BC線段)。E下降，P不沿原曲線下降，而是沿CBD曲線下降。當E為零時,極化強度P不等於零而為Pr，稱為剩餘極化強度。只有加上反電場EH時P方等於零，EH稱為鐵電材料的矯頑電場強度。CBDFGHIC構成整個電滯曲線。鐵電晶體是由許多小區域(電疇)所組成，每個電疇內的極化方向一致，而相鄰電疇的極化方向則不同。從宏觀來看，整個晶體是非極化的，呈中性。在外電場作用下，極化沿電場方向的電疇擴大。當所有電疇都沿外電場方向，整個晶體成為單疇晶體，即到達圖上飽和點B，當外電場繼續增加,此時晶體只有電子和離子極化，與普通電介質一樣，P與E成直線關係（BC段），延長BC直線交P軸於T，相應的極化強度Ps即為該晶體的自發極化強度。在某一溫度以上，鐵電材料的自發極化即消失，此溫度稱為居里點。它是由低溫的鐵電相改變為高溫的非鐵電相的溫度。典型鐵電材料有：鈦酸鋇（BaTiO3）、磷酸二氫鉀(KH2PO4)等。過去對鐵電材料的應用主要是利用它們的壓電性、熱釋電性、電光性能以及高介電常數。由於新鐵電材料薄膜工藝的發展，鐵電材料在信息存儲、圖像顯示和全息照相中的編頁器、鐵電光閥陣列作全息照相的存儲等已開始應用。
評價
早在遠古時期， 人們就知道某些物質具有與溫度有關的自發電偶極距， 因為它們被加熱時具有吸引其它輕小物體的能力。1824 年Brewster觀察到許多礦石具有熱釋電性。1880 年約·居里和皮·居里發現當對樣品施加應力時出現電極化的現象。但是，早期發現的熱釋電體沒有一個是鐵電體。在未經處理的鐵電單晶中，電疇的極化方向是雜亂的，晶體的淨極化為零，熱釋電響應和壓電響應也十分微小，這就是鐵電體很晚才被發現的主要原因。最早的鐵電效應是在1920年由法國人Valasek在羅謝爾鹽中發現的， 這一發現揭開了研究鐵電材料的序幕。在1935年Busch發現了磷酸二氫鉀KH2PO4———簡稱KDP，其相對介電常數高達30，遠遠高於當時的其它材料。1940年之後， BaTiO3為代表的具有鈣鈦礦結構的鐵電材料陸續被發現，這是鐵電歷史上里程碑式的時期。直至20世紀80年代，隨着鐵電唯象理論和軟膜理論的逐漸完善，鐵電晶體物理內涵的研究趨於穩定。20 世紀80年代中期，薄膜製備技術的突破為製備高質量的鐵電薄膜掃清了障礙，並且近年來隨着對器件微型化、功能集成化、可靠性等要求的不斷提高，傳統的鐵電塊體由於尺寸限制已經不能滿足微電子器件的要求。鐵電器件在向薄膜尺寸量級過渡的同時又與半導體工藝結合，研究者們迎來了集成鐵電體的時代。[1]