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鈣鈦礦結(jié)構(gòu)及相關(guān)功能材料-文庫(kù)吧資料

2024-08-29 01:16本頁(yè)面
  

【正文】 點(diǎn)升高、第二居里點(diǎn)降低,大大擴(kuò)展了其使用溫度范圍。 ? T120℃ Ti4+由于熱漲落 , 偏離一方 , 形成偶極矩 , 按氧八面體三組方向相互傳遞耦合 , 形成自發(fā)極化電疇 。因?yàn)椋? 典型鈣鈦礦結(jié)構(gòu)材料 —BaTiO3 立方晶系 (BaTiO3) ( 001) 方向 ↓← 120 oC 四方晶系 ( 011) 方向 ↓← 0 oC 斜方晶系 ( 111) 方向 ↓← 80 oC 三方晶系 立方晶系 四方晶系 斜方晶系 三角晶系 Ps Ps Ps 1. BaTiO3的相變 BaTiO3單晶的介電常數(shù)與溫度的關(guān)系 ? Ti4+- O2間距大 ( ) , 故氧八面體間隙大 , 因而 Ti4+離子能在氧八面體中震動(dòng) 。 ? 過(guò)渡族金屬正離子具有空的 d軌道, 能產(chǎn)生自發(fā)的鐵電體變形( JT畸變)。 ? 有一個(gè)輕微變形的晶體結(jié)構(gòu)(某一方向),該結(jié)構(gòu)中正負(fù)電荷中心不重合,即晶體沿一個(gè)方向有極化。如再繼續(xù)增加電場(chǎng)只有電子與離子的極化效應(yīng),和一般電介質(zhì)一樣。 ? 對(duì)于自發(fā)極化而言,從宏觀統(tǒng)計(jì)來(lái)看,晶體中存在著各個(gè)方向的自發(fā)極化和電疇,它們相互抵消,宏觀上對(duì)外不呈現(xiàn)極性。 ? 在一定溫度范圍內(nèi), 鐵電體必然是壓電體,而壓電體則不一定是鐵電體 。 鐵電性 ? 自發(fā)極化的方向可以隨著外加電場(chǎng)的方向改變而改變,從而使這種晶體具有鐵電性,該晶體稱為 鐵電晶體 。 ? 熱釋電效應(yīng): 具有自發(fā)極化的晶體在 溫度發(fā)生變化 , 其極化狀態(tài)的發(fā)生改變 , 使電介質(zhì)對(duì)外顯電性 。 這樣的性質(zhì)稱為晶體的壓電性 。 ? 反之 , 當(dāng)外加電場(chǎng)于晶體 , 晶體發(fā)生形變的效應(yīng)稱為 逆壓電效應(yīng) 。 立方晶系(大于 120 oC) : 晶胞常數(shù): a = 氧離子的半徑: 鈦離子的半徑: 鈦離子處于氧八面體中, 兩個(gè)氧離子間的空隙為: - 2 = 鈦離子的直徑: 2 = 鈣鈦礦降溫過(guò)程中結(jié)構(gòu)畸變 , 對(duì)稱性下降: 如果在一個(gè)軸向發(fā)生畸變(如 c軸伸長(zhǎng)或縮短)? 四方晶系 如果在兩個(gè)軸向發(fā)生畸變 ? 正交晶系 若沿體對(duì)角線 [111]方向發(fā)生畸變 ? 三方晶系菱面體格子 ? 由于畸變,使一些鈣鈦礦晶體結(jié)構(gòu)中正、負(fù)電荷中心不重合,即晶胞中產(chǎn)生偶極矩,產(chǎn)生自發(fā)極化。 BaTiO3:鈣鈦礦型結(jié)構(gòu) ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 176。 在這類晶體的晶胞內(nèi)存在固有電矩,通常將這類晶體稱為極性晶體?;蛟谕怆妶?chǎng)作用下,正、負(fù)電荷盡管可以逆向移動(dòng),但它們并不能掙脫彼此的束縛而形成電流,只能產(chǎn)生微觀尺度的相對(duì)位移并使其轉(zhuǎn)變成偶極子的過(guò)程。而鈣鈦礦結(jié)構(gòu)中,金屬正離子幾乎可以不受數(shù)量的限制進(jìn)行復(fù)合、還原、再氧化產(chǎn)生非化學(xué)計(jì)量,及通過(guò)控制有序氧空位的數(shù)量可實(shí)現(xiàn)高氧離子可動(dòng)性或者改變其電磁性能。 7. 由于容差因子 t 范圍很寬及 A、 B離子電價(jià)加和為 (+6)便可, 使結(jié)構(gòu)有很強(qiáng)的適應(yīng)性,可用多種不同半徑及化合價(jià)的正離子取代 A位或 B位離子。 5. A、 O離子半徑比較相近, A與 O離子共同構(gòu)成立方密堆積。理想結(jié)構(gòu)只有在 t接近 1或高溫情況下出現(xiàn)。 3. 鈣鈦礦結(jié)構(gòu)中的 離子半徑匹配應(yīng)滿足下面關(guān)系式: 式中 RA、 RB、 RO分別代表 A、 B、 O的離子半徑,
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