铁电性

铁电性是某些具有自发电极化的材料的特性，可以通过施加外部电场来反转。 所有铁电体也是压电和热电体，具有其自然电极化可逆的附加特性。 该术语用于类比铁磁性，其中材料表现出xxx磁矩。 因此，尽管大多数铁电材料不含铁，但仍使用前缀 ferro（意为铁）来描述该特性。 既是铁电又是铁磁的材料被称为多铁性材料。

当大多数材料被电极化时，引起的极化 P 几乎与所施加的外部电场 E 成正比； 所以极化是一个线性函数。 这称为线性介电极化。 一些被称为顺电材料的材料显示出更强的非线性极化。 对应于极化曲线斜率的介电常数不像线性电介质那样恒定，而是外部电场的函数。

除了非线性之外，铁电材料即使在外加场 E 为零时也表现出自发的非零极化。 铁电体的显着特征是自发极化可以通过在相反方向施加适当强的电场来反转； 因此，极化不仅取决于当前电场，还取决于其历史，从而产生磁滞回线。 类似于铁磁材料，它们被称为铁电体，铁磁材料具有自发磁化并表现出类似的磁滞回线。

通常，材料仅在特定相变温度（称为居里温度 (TC)）以下表现出铁电性，而在该温度以上呈顺电性：自发极化消失，铁电晶体转变为顺电态。 许多铁电体在 TC 以上完全失去了它们的热释电特性，因为它们的顺电相具有中心对称的晶体结构。

铁电材料的非线性特性可以用来制作电容可调的电容器。 通常，铁电电容器仅由一对电极夹着一层铁电材料组成。 铁电体的介电常数不仅可调，而且通常非常高，尤其是在接近相变温度时。 因此，与具有相似电容的介电（非可调）电容器相比，铁电电容器的物理尺寸较小。

铁电材料的自发极化意味着滞后效应，可以用作记忆功能，铁电电容器确实用于制造计算机和 RFID 卡的铁电 RAM。 在这些应用中，通常使用铁电材料薄膜，因为这允许以中等电压实现切换极化所需的场。 然而，在使用薄膜时，需要非常注意界面、电极和样品质量，以使设备可靠地工作。

对称性考虑要求铁电材料也具有压电性和热电性。 记忆、压电和热电的综合特性使铁电电容器非常有用，例如 用于传感器应用。 铁电电容器用于医疗超声机器、高质量红外相机、火灾传感器、声纳、振动传感器，甚至柴油发动机上的燃油喷射器。

最近感兴趣的另一个想法是铁电隧道结 (FTJ)，其中触点由放置在金属电极之间的纳米厚铁电膜构成。 铁电层的厚度足够小以允许电子隧穿。 压电和界面效应以及去极化场可能导致巨电阻 (GER) 开关效应。

另一个新兴的应用是多铁性，研究人员正在寻找在材料或异质结构内耦合磁性和铁电有序的方法； 最近有几篇关于这个主题的评论。