1、晶體的自發極化與鐵電性質晶體的自發極化與鐵電性質 自發極化與熱釋電效應 電介質材料電介質材料壓電材料壓電材料熱釋電材料熱釋電材料鐵電材料鐵電材料壓電陶瓷材料壓電陶瓷材料自發極化 許多電介質只有在電場作用才會極化（）； 某些晶體，晶胞本身正負電荷中心不重合，晶胞具有極性； 由于晶體結構的周期性和重復性，晶胞固有電矩會沿同一方向排列整齊，使晶體處于極化狀態下，這種極化狀態是在外場為零時自發地建立起來的，稱自發極化。 自發極化只存在單一極軸的點群中，在21種不存在對稱中心的點群中，有10種含有唯一極軸點群1，2，m，mm2，3，3m，4，4mm ，6，6mm自發極化 Physics of Ferro

2、electrics, Karin M. Rabe Charles H. Ahn, Springer, 2007 自發極化的單晶體是一個永久帶電體，自發極化建立的表面束縛電荷被外來的表面自由電荷所屏蔽，束縛電荷建立的電場被抵消。 自發極化 溫度變化時，晶體的總電矩發生改變，使束縛在表面的自由電荷層釋放掉，晶體呈現帶電狀態或在閉合電路中產生電流，這一現象稱熱釋電效應。 熱釋電效應 具有自發極化的晶體稱熱釋電晶體。 應力也會改變離子間的距離鍵角，使晶體自發極化強度改變，熱釋電晶體總是壓電體。 測試方法測試方法 當晶體的溫度均勻變化時，晶體的自發極化強度矢量Pi隨之變化熱釋電效應 dTPdPii Pi

3、是熱釋電系數，是一個矢量，大多數晶體的自發極化隨溫度增加而下降。 熱釋電系數為負值，溫度升高，熱運動傾向于干擾晶體中電矩的有序取向，使固有極化強度減小。材料PX(10-6Cm-2K-1)Px(10-6Cm-2K-1)Ppc(10-6Cm-2K-1)CdS(6mm)CdSe(6mm)ZnO(6mm)LiSO4 H2O(2)LiTaO3(3m)Pb3Ge3O11(3)電氣石(3m)Sr0.5Ba0.5Nb2O6(4mm)-4.0-3.5-9.4+86.3-176-100+4.0-600-2.97-2.94-6.9+60-175-116+0.48-500-0.13-0.67-0.35-161-92-

4、470一些材料的熱釋電系數 熱釋電效應實質上是熱電耦合方程。與壓電效應相似，在電學量D、E和熱學量T、S中，選E和T作自變量，可列出熱電線性耦合方程。熱釋電效應 2)3()2()1(2)3()2()1(3)3(2)2()1(dTPdTPPPdTdTPdTPPdTPdTPdTPdPiiiiiiiiiiiTPEDijTiji電場直接極化效應等溫介電常數 熱電線性耦合效應 熱釋電效應TTCEPSEii逆熱釋電效應熱直接效應 逆熱釋電系數 恒電場下熱容 TPEDTTTCEPSEi矩陣形式矩陣形式熱釋電效應與彈性邊界條件 u 第一類熱釋電效應：機械夾持狀態下加熱 ，晶體的體積和外形被強制地保持不變 u

5、第二類熱釋電效應：機械自由狀態下加熱 ，晶體因受熱膨脹而產生應變，這種應變通過壓電效應產生電位移而疊加在第一類效應上，由于熱膨脹通過壓電效應耦合而產生的附加熱釋電效應 自由晶體受熱時自由晶體受熱時所產生的所產生的熱釋電熱釋電效應是第一類效應和第二類效應效應是第一類效應和第二類效應之和之和 熱釋電效應與彈性邊界條件n 電場保持不變時，電位移D是應變x和溫度T的函數，應變x又是應力X和溫度T的函數 設：）（ TxfD,12,xfX T （）dTTDdxxDdDxT)()(dTTxdXXxdxXT)()(dTTxxDdTTDdDxTT)()()(EXETExEXTxxDTDTD,)()()()(自由晶體，恒應力，恒電場自由晶體，恒應力，恒電場 0dX 0dE 熱釋電系數由兩部分組成：熱釋電系數由兩部分組成：熱釋電效應與彈性邊界條件EXTDP,)(EXTDP,)(EXETTxxDP, )()(恒應變和恒電場下的熱釋電系數，第一類熱釋電系數 第二因子為熱膨脹系數，第一因子為晶體壓電常數e，合稱第二類熱釋電系數。 人有了知識，就會具備各種分析能力，明辨是非的能力。所以我們要勤懇讀書，廣泛閱讀，古人說“書中自有黃金屋。”通過閱讀科技書籍，我們能豐富知識，培養邏輯思