《铁电功能材料》.ppt

第五章铁电功能材料电介质功能材料第五章铁电陶瓷材料具有自发极化，且自发极化能够为外电场所转向的一类材料，称为铁电材料。1.1、基本概念1极化polarization第五章铁电功能材料第五章铁电功能材料第五章铁电功能材料第五章铁电功能材料第五章铁电功能材料1.2、晶体结构1.铁电材料的钙钛矿结构ABO3型钙钛矿晶胞结构a简单钙钛矿结构化合物b复合钙钛矿结构化合物A位变化形成的化合物：Pb(B+21/3B+52/3)O3型1.3、特性第五章铁电功能材料1、电畴ferroelectricdomain第五章铁电功能材料2、电滞回线hysteresisloop3、压电效应piezoelectriceffect4、电致伸缩效应electrostrictiveeffect6、居里温度TcCurietemperature1.4、典型材料与应用BaTiO3陶瓷材料的铁电性能在1942年被人们发现，由于其性能优良，工艺简便，很快被应用于介电、压电元器件。1954年人工法成功制备出BaTiO3单晶，至今，BaTiO3陶瓷仍是应用的最广泛和研究得比较透彻的一种铁电材料。＞120℃，立方晶胞BaTiO3在室温附近（20℃）为铁电相，当温度高于居里温度（120℃），铁电相转变为顺电相。顺电相BaTiO3的结晶学原胞如图所示：BaTiO3的介电-温度特性在居里温度以上，BaTiO3的介电常数随温度的变化遵从居里-外斯定律：表征介电常数温度稳定性的容温变化率如下式所示：改变居里温度使介电常数峰值处于可利用的温度范围。
掺杂Sr2+取代Ba2+可降低居里温度。
掺杂Pb2+取代Ba2+则升高居里温度。弛豫铁电陶瓷ferroelectricceramics最早发现的铅系弛豫铁电陶瓷是Pb(Mg1/3Nb2/3)O3（简称PMN），该材料于50年代由前苏联科学家G.A.Smolensky等人最先制备出来，此后又发展出多种复合钙钛矿型弛豫铁电陶瓷材料，代表性的有：
Pb(Zn1/3Nb2/3)O3、Pb(Ni1/3Nb2/3)O3、Pb(Fe1/2Nb1/2)O3、Pb(Sc1/2Ta1/2)O3（简称PZN、PNN、PFN、PST)等。普通铁电体BaTiO3和弛豫铁电体Pb(Mg1/3Nb2/3)O3的介温性能曲线随着微电子技术，精密机械光学系统和自动控制等高科技的迅速发展，对于由弛豫铁电陶瓷材料制作的多层陶瓷电容器（MLCC），微位移器，致动器等的要求与日俱增，这也是近年来弛豫铁电陶瓷得以迅速发展的主因和背景。温度对介电性能的影响表现在介温谱上，弥散相变区越宽，温度稳定性越好，弥散相变区越窄，温度稳定性越差。第五章铁电功能材料