無機(jī)鐵電材料的概述

具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的氧化物鐵電體（通式為 ABO3，其中 A, B 為金屬離子），是數(shù)量多而且應(yīng)用廣的一種無機(jī)鐵電體[7-8]。如圖 1.2 所示，鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的特征：以 B 位金屬陽離子為中心的氧八面體共頂點(diǎn)并相互連接，再鑲嵌在一個(gè)以 A 位金屬離子為頂點(diǎn)的四方體中。A、 B 位上的金屬陽離子，可以代表單一離子或多種離子，被單一離子占據(jù)稱為簡單鈣鈦礦，若被多鐘離子占據(jù)則稱為復(fù)合鈣鈦礦。

由于占據(jù) A、B 位離子的種類及其半徑會(huì)有所差異，因此鈣鈦礦氧化物的特征及性能也是各有千秋。人們*早發(fā)現(xiàn)的一種鈣鈦礦鐵電體是鈦酸鋇 (BaTiO3)，它的居里溫度為120°C，由此可以判斷出，BaTiO3 具有較為穩(wěn)定的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，而且晶體內(nèi)部還不存在氧八面體的扭轉(zhuǎn)。當(dāng)溫度高于居里溫度，BaTiO3 為立方順電相，其空間群是 Pm3m；當(dāng)溫度為 120°C時(shí)，晶體又經(jīng)過從順電到鐵電的相變，從而成為四方鐵電相，其空間群是 P4mm，自發(fā)極化方向沿原立方體的 (001) 方向；當(dāng)溫度逐漸低于 5°C 時(shí)，晶格結(jié)構(gòu)又發(fā)生轉(zhuǎn)變，成為正交系的鐵電相，此時(shí)的空間群為 Amm2，其自發(fā)極化方向沿原立方體的 (011) 方向；當(dāng)溫度慢慢降低到 -90°C 以下時(shí)，晶體又發(fā)生正交系到三角系的相變，空間群為 R3m，其自發(fā)極化的方向沿原立方體的 (111) 方向。