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类型弛豫基钛酸铅晶体的压电活性与能量耗散行为研究.docx

  • 上传人:dzzj200808
  • 文档编号:2353482
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    弛豫基钛酸铅晶体的压电活性与能量耗散行为研究.docx
    资源描述:

    1、博 士 学 位 论 文弛 豫 基 钛 酸 铅 晶 体 的 压 电 活 性 与 能 量 耗 散 行 为 研 究PIEZOELECTRIC ACTIVITY AND ENERGY DISSIPATION BEHAVIOR OF RELAXOR BASEDLEAD TITANATE CRYSTALS刘 罡2013 年 6 月国 内 图 书 分 类 号 : TB34, O59 学校代码:10213 国 际 图 书 分 类 号 : 53.06 密 级 : 公 开工 学 博 士 学 位 论 文弛 豫 基 钛 酸 铅 晶 体 的 压 电 活 性 与 能 量 耗 散 行 为 研 究博 士 研 究 生 : 刘

    2、罡导 师 : 朱 嘉 琦 教 授申 请 学 位 : 工 学 博 士学 科 : 航 空 宇 航 科 学 与 技 术所 在 单 位 : 复 合 材 料 与 结 构 研 究 所答 辩 日 期 : 2013 年 6 月授 予 学 位 单 位 : 哈 尔 滨 工 业 大 学Classified Index: TB34, O59U.D.C: 53.06Dissertation for the Doctoral Degree in EngineeringPIEZOELECTRIC ACTIVITY AND ENERGY DISSIPATION BEHAVIOR OF RELAXOR BASEDLEAD TI

    3、TANATE CRYSTALSCandidate: Liu GangSupervisor: Prof. Zhu Jia-qiAcademic Degree Applied for: Doctor of EngineeringSpeciality: Aeronautical and Astronautical Science and TechnologyAffiliation: Center for Composite MaterialsDate of Defence: June, 2013Degree-Conferring-Institution: Harbin Institute of Te

    4、chnology摘 要基 于 其 超 高 的 压 电 活 性 ( 压 电 系 数 d33 2000 pC N-1 ,机电耦合系数 k33 0.90 ) , 二 元 及 三 元 的 弛 豫 基 钛 酸 铅 晶 体 如 (1-x)Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3( P MN-PT ) 与 (1-x-y)Pb(In1/2Nb1/2)O3-yPb(Mg1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3( PIN-PMN-PT) 在 过 去 十 几 年 中 成 为 了 铁 电 领 域 中 研 究 的 热 点 材 料 。 这 种 材 料 中 在 包 括 航 空 航 天 和 水 声 中 的 众 多 应

    5、用 领 域 中 吸 引 了 人 们 的 普 遍 关 注 。 具 体 可 应 用 在 如 谐 振 器 、 压 电 驱 动 器 、 传 感 器 , 压 电 换 能 器 等 各 种 元 器 件 中 。 极 化 旋 转 与 铁 电 畴 壁 运 动 被 认 为 是 控 制 这 类 压 电 体 外 在 性 能 的 内 部 机 制 。 对 现 代 电 子 器 件 的 持 续 多 样 化 需 求 要 求 人 们 深 刻 理 解 压 电 材 料 的 各 种 外 场 响 应 , 包 括 压 电 性 能 和 能 量 耗 散 性 能 。 本 文 研 究 并 讨 论 了 多 种 晶 体 相 和 铁 电 畴 结 构 的

    6、弛 豫 基 钛 酸 铅 晶 体 的 压 电 活 性 和 能 量 耗 散 行 为 。首 先 , 本 文 确 定 了 多 种 晶 体 相 和 铁 电 畴 结 构 的 弛 豫 基 钛 酸 铅 晶 体 的 全 矩 阵 物 性 。 这 些 数 据 使 我 们 可 以 准 确 计 算 材 料 的 内 禀 压 电 活 性 在 整 体 压 电 活 性 中 的 贡 献 , 并 为 进 一 步 的 能 量 耗 散 行 为 和 器 件 设 计 的 研 究 提 供 数 据 支 撑 。接 下 来 , 本 文 对 具 有 高 机 电 耦 合 系 数 的 弛 豫 基 钛 酸 铅 晶 体 的 能 量 耗 散 行 为 进 行

    7、了 理 论 分 析 。 机 械 品 质 因 数 Qm 和 由 3 dB 法 测 量 得 到 的 谐 振 处 /反 谐 振 处 的 Qr/Qa 之 间 的 数 值 关 系 被 明 晰 下 来 。 对 于 具 有 高 机 电 耦 合 系 数 的 压 电 材 料 中 的 纵 向 伸 缩 33-振 动 模 式 , 大 的 机 电 耦 合 系 数 会 引 进 附 加 的 能 量 耗 散 , 致 使 Qr 远 远 小 于 Qa。 此 时 , Qa 与 真 正 的 机 械 品 质 因 数 Qm 相 等 , 而 Qr 则 为 “机 电 品 质 因 数 ”。 随 之 , 我 们 提 出 了 将 弹 性 损 耗

    8、和 压 电 损 耗 从 总 体 的 能 量 耗 散 中 分 离 出 来 的 有 效 方 法 , 并 表 征 了 多 种 弛 豫 基 钛 酸 铅 晶 体 的 能 量 耗 散 性 能 。随 后 , 本 文 分 别 研 究 了 弛 豫 基 钛 酸 铅 晶 体 的 内 禀 和 外 禀 能 量 耗 散 行 为 。 对 于 压 电 活 性 而 言 , 我 们 仅 仅 需 要 考 虑 材 料 的 热 力 学 响 应 ; 但 对 于 能 量 耗 散 行 为 , 热 力 学 响 应 和 动 力 学 过 程 均 需 要 被 考 虑 。 极 化 旋 转 和 极 化 伸 缩 被 认 为 是 弛 豫 基 钛 酸 铅 晶

    9、 体 中 内 禀 贡 献 的 控 制 机 制 。 高 的 内 禀 能 量 耗 散 可 解 释 为 软 质 极 化 旋 转 /伸 缩 效 应 , 而 低 的 内 禀 能 量 耗 散 可 解 释 为 硬 质 极 化 旋 转 /伸 缩 效 应 。 此 处 , “软 质 ”指 的 是 弹 性 、 介 电 、 压 电 响 应 的 热 力 学 高 响 应 态 和 动 力 学 缓 慢 态 ; “硬 质 ”则 指 的 是 热 力 学 低 响 应 态 和 动 力 学 快 速 态 。 畴 壁 的 运 动 是 弛 豫 基 钛 酸 铅 晶 体 的 外 禀 的 能 量 耗 散 和 压 电 活 性 的 控 制 机 制 。

    10、 尽 管 弛 豫 基 钛 酸 铅 晶 体 的 压 电 活 性 被 认 为 是 内 禀 贡 献 主 导 , 但 多 畴 晶 体 中 明 显 的 衰 减 各向 异 性 行 为 说 明 着 外 禀 效 应 , 即 畴 的 不 稳 定 对 材 料 的 能 量 耗 散 有 重 要 影 响 。 无 论 是 温 度 或 成 分 驱 动 , 只 要 靠 近 相 界 , 畴 壁 运 动 活 性 将 变 大 , 进 而 增 加 体 系 的 能 量 耗 散 。 我 们 详 细 比 较 了 三 代 晶 体 ( PMN-PT , PIN-PMN-PT , Mn:PIN-PMN-PT) 的 能 量 耗 散 行 为 。 发

    11、 现 第 三 代 单 晶 具 备 最 优 的 综 合 性 能 表 现 ( Qk 和 Qd) 。最 后 , 本 文 采 用 PIN-PMN-PT作 为 压 电 材 料 , 发 展 了 两 种 弯 曲 模 式 的 压 电 谐 振 器 , 即 传 统 的 Bimorph和 新 型 的 桥 接 电 极 式 谐 振 器 。 纯 的 弯 曲 模 式 的 机 电 耦 合 系 数 可 达 0.66, 并 且 有 着 极 低 的 谐 振 频 率 。 上 述 特 征 有 利 于 其 在 微 小 型 压 电 驱 动 器 和 压 电 传 感 器 领 域 发 挥 重 要 作 用 。关 键 词 :PMN-PT; PIN-

    12、PMN-PT; 压 电 活 性 ; 能 量 耗 散 ; 弯 曲 模 式AbstractDue to their excellent electromechanical properties (giant longitudinal piezoelectric coefficient d33 2000 pC N-1 and very high electromechanical coupling factor k33 0.90), binary and ternary relaxor-PbTiO3 solid solution ferroelectric single crystals, such

    13、 as (1-x)Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3 (PMN-PT) and (1-x-y)Pb(In1/2Nb1/2)O3-yPb(Mg1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3 (PIN-PMN-PT), have attracted considerable attention over the past decade. These giant-piezoelectric activities have been extensively studied for a wide range of applications, including resonator, actuato

    14、r, transducer, transformer, sensor, non-volatile FeRAM, to name a few. Both polarization rotation and domain wall motions were thought to be the dominant factors controlling the macroscopic properties of the ferroelectrics. The continuing demand for modern electronic devices brings up the problem of

    15、 understanding the external field induced behavior of piezoelectric materials, including not only the piezoelectric response but also the energy dissipation performance. In this work, both piezoelectric activity and energy dissipation behavior of relaxor-PbTiO3 crystals with various domain configura

    16、tions and crystal phases were studied and discussed.Complete sets of elastic, piezoelectric, and dielectric constants of various relaxor-PbTiO3 single crystal have been measured under natural conditions. These data allowed us to evaluate accurately the extrinsic contributions to the superior piezoel

    17、ectric properties, and constitute the base for further energy dissipation behavior investigations and device design.The energy dissipation behavior of relaxor-PbTiO3 crystals with high electromechanical coupling factor has been analyzed theoretically. The relationship between mechanical Qm and exper

    18、imentally measured Qr/Qa at resonance and anti-resonance frequencies using 3 dB method has been clarified. In 33-mode, for those piezoelectric materials with high electromechanical coupling factor, giant electromechanical-coupled effect could introduce additional energy dissipation, making the value

    19、 of Qr much lower than that of Qa. Here, Qa should be equal to mechanical Qm and Qr is the electromechanical quality factor. Then, a good approach to isolate the elastic and piezoelectric losses from the combined energy loss has been proposed. The loss performance of various relaxor-PT crystals was

    20、also characterized.The energy dissipation behavior of relaxor-PbTiO3 crystals has beeninvestigated experimentally with regards to the intrinsic and extrinsic contributions. It was found that for piezoelectric activity, only thermodynamic performance need to be focused on, while both thermodynamic an

    21、d dynamic responses should be considered for energy dissipation behavior. Polarization rotation and polarization extension was believed to be the origin of intrinsic energy dissipation in relaxor-PbTiO3 crystals, respectively. High intrinsic loss characteristic can be attributed to a soft polarizati

    22、on rotation/extension process, while low intrinsic loss characteristic can be attributed to a tough polarization rotation/extension process. Here, the term soft means thermodynamic-high level and dynamic-slow of elastic, dielectric and piezoelectric responses, and the term tough means thermodynamic-

    23、low level and dynamic-fast of elastic, dielectric and piezoelectric responses. Domain wall motion dominates the extrinsic energy loss and piezoelectric activity of relaxor-PbTiO3 crystals. Although the piezoelectric energy was believed to be intrinsic in nature, very large extrinsic contributions to

    24、 the unusual anisotropies in multi-domain crystals are confirmed, indicating that the instability of domain structures plays a critical role in the low mechanical quality factor Q for the multi-domain relaxor-based ferroelectric single crystals. The domain wall activity increases as approaching the

    25、phase boundary, no matter driven by composition or temperature. This high domain wall activity is the origin of the high energy loss behavior. Detailedcomparative studies are made among 1st generation relaxor- PbTiO3 crystals(such as binary PMN-PT) and 2nd generation relaxor- PbTiO3 crystals (such a

    26、s ternary PIN-PMN-PT), as well as 3rd generation relaxor- PbTiO3 crystals (such as Mn-modified PIN-PMN-PT). It was found that 3rd generation relaxor- PbTiO3 single crystals exhibited obviously high figures of merit Qk and Qd.Using PIN-PMN-PT crystals as the piezoelectric materials, two types of flex

    27、ure mode resonators have been developed, including traditional bimorph and new bridge-electrode resonators. The electromechanical coupling factor of the pure flexural mode reaches as high as 0.66, and the resonance frequency of flexure mode can be easily made in kHz range, making it possible to fabr

    28、icate very small size low frequency sensors and actuators.Keywords: PMN-PT, PIN-PMN-PT, piezoelectric activity, energy dissipation, flexure mode目 录摘 要 .IABSTRACT .III第 1 章 绪 论 .11.1 课 题 研 究 背 景 .11.1.1 铁 电 体 与 压 电 体 .11.1.2 钙 钛 矿 结 构 铁 电 体 的 发 展 历 程 21.2 弛 豫 基 铁 电 单 晶 的 研 究 进 展 .61.2.1 晶 体 生 长 81.2.

    29、2 结 构 表 征 131.2.3 宏 观 性 能 151.2.4 压 电 性 的 起 源 极 化 旋 转 、 极 化 伸 缩 、 铁 电 畴 壁 运 动 211.3 本 文 主 要 研 究 内 容 .26第 2 章 弛 豫 基 钛 酸 铅 晶 体 的 全 矩 阵 物 性 确 定 .282.1 引 言 282.2 全 矩 阵 物 性 的 实 验 确 定 方 法 282.2.1 全 矩 阵 物 性 简 介 282.2.2 样 品 的 制 备 与 测 量 302.3 弛 豫 基 钛 酸 铅 晶 体 的 全 矩 阵 物 性 的 实 验 表 征 结 果 .322.4 弛 豫 基 钛 酸 铅 晶 体 的

    30、 各 向 异 性 412.5 本 章 小 结 43第 3 章 弛 豫 基 钛 酸 铅 晶 体 的 能 量 耗 散 I: 理 论 准 备 和 基 本 性 能 测 量 443.1 引 言 443.2 理 论 准 备 .463.2.1 铁 电 体 中 能 量 耗 散 的 相 关 概 念 463.2.2 超 声 法 与 共 振 法 : Qr 与 Qa 以 及 Qm 的 关 系 473.2.3 三 种 损 耗 因 子 的 确 定 .523.3 弛 豫 基 钛 酸 铅 晶 体 的 基 本 性 能 表 征 533.4 本 章 小 结 .56第 4 章 弛 豫 基 钛 酸 铅 晶 体 的 能 量 耗 散 II

    31、: 本 征 ( 内 禀 ) 能 量 耗 散 574.1 引 言 574.2 单 畴 弛 豫 基 钛 酸 铅 晶 体 中 的 极 化 伸 缩 .574.3 单 畴 弛 豫 基 钛 酸 铅 晶 体 中 的 极 化 旋 转 .614.4 多 畴 弛 豫 基 钛 酸 铅 晶 体 中 的 极 化 旋 转 和 极 化 旋 转 角 .624.5 本 征 能 量 耗 散 与 弛 豫 基 钛 酸 铅 晶 体 的 成 分 关 系 634.6 本 章 小 结 67第 5 章 弛 豫 基 钛 酸 铅 晶 体 的 能 量 耗 散 III: 非 本 征 ( 外 禀 ) 能 量 耗 散 .685.1 引 言 685.2 铁

    32、 电 畴 壁 运 动 导 致 能 量 耗 散 的 实 验 证 明 685.3 铁 电 畴 壁 运 动 活 性 随 晶 体 成 分 ( 晶 体 相 ) 的 变 化 关 系 695.4 铁 电 畴 壁 运 动 活 性 随 畴 尺 寸 的 变 化 关 系 715.5 铁 电 畴 壁 运 动 活 性 随 温 度 的 变 化 关 系 .745.6 本 章 小 结 75第 6 章 弛 豫 基 钛 酸 铅 晶 体 的 能 量 耗 散 IV: 三 代 单 晶 的 性 能 比 较 766.1 引 言 766.2 PMN-PT 和 P IN-PMN-PT 晶 体 的 性 能 比 较 766.2.1 单 畴 结 构

    33、 的 PMN-PT 和 PIN-PMN-PT 晶 体 .766.2.2 多 畴 结 构 的 PMN-PT 和 PIN-PMN-PT 晶 体 .776.3 PIN-PMN-PT 和 M N:PIN-PMN-PT 晶 体 的 性 能 比 较 .846.4 本 章 小 结 .85第 7 章 基 于 弛 豫 基 钛 酸 铅 晶 体 的 两 种 低 频 可 弯 曲 压 电 谐 振 器 .887.1 引 言 887.2 弯 曲 振 动 模 式 的 谐 振 频 率 的 解 析 解 897.3 由 32-模 式 激 发 的 弯 曲 振 动 模 式 和 两 种 可 弯 曲 压 电 谐 振 器 907.3.1 传

    34、 统 的 Bimorph 谐 振 器 927.3.2 电 极 桥 接 型 弯 曲 压 电 元 947.4 弯 曲 振 动 模 式 和 其 他 低 频 模 式 的 耦 合 .977.5 本 章 小 结 99结 论 100参 考 文 献 102攻 读 博 士 学 位 期 间 发 表 的 论 文 及 其 它 成 果 115哈 尔 滨 工 业 大 学 学 位 论 文 原 创 性 声 明 及 使 用 授 权 说 明 116致 谢 117个 人 简 历 118ContentsAbstract (In Chinese)IAbstract (In English) .IIIChapter 1 Introduc

    35、tion 11.1 Background 11.1.1 Ferroelectrics and piezoelectrics .11.1.2 Development of perovskite-type ferrioeletcrics21.2 Progress in relaxor based ferrioeletcric crystals61.2.1 Crystal growth81.2.2 Structure characterization.131.2.3 Macroscopical performance 151.2.4 Origin of piezoelectricity: polar

    36、ization rotation/extension and domain wall motion.211.3 Research contents .26Chapter 2 Determination of full matrix constants of relaxor-PT crystals . 282.1 Introduction282.2 Experiment methods .282.2.1 Brief introduction of full matrix contants282.2.2 Sample preparation and characterization302.3 Fu

    37、ll matrix contants data322.4 Anisotropy of relaxor-PT crystals.412.5 Brief summary43Chapter 3 Energy dissipation of relaxor-PT crystals I: theory and basicmeasurement 443.1 Introduction443.2 Theoritical preparation .463.2.1 Concepts in Energy dissipation of ferroelectrics 463.2.2 Ultrasonic and reso

    38、nance method: the relationship of Qr, Qa and Qm 47Contents3.2.3 Determination of three types of loss factors.523.3 Properties of relaxor-PT crystals.533.4 Brief summary56Chapter 4 Energy dissipation of relaxor-PT crystals II: intrinsic energydissipation.574.1 Introduction574.2 Polarization extension

    39、 in single-domain configuration .574.3 Polarization rotation in single-domain configuration614.4 Polarization rotation and rotation angle in multi-domain configuration 624.5 Composition dependence of intrinsic energy dissipation 634.6 Brief summary67Chapter 5 Energy dissipation of relaxor-PT crystal

    40、s III: extrinsic energydissipation.685.1 Introduction685.2 Experimental evidence of energy losses induced by domain wall motion 685.3 Composition dependence of domain wall activity .695.4 Domain-size dependence of domain wall activity .715.5 Temperature dependence of domain wall activity745.6 Brief

    41、summary75Chapter 6 Energy dissipation of relaxor-PT crystals IV: comparative studies among three generations of crystals . 766.1 Introduction766.2 PMN-PT vs PIN-PMN-PT crystals766.2.1 Single-domain crystals766.2.2 Multi-domain crystals776.3 PIN-PMN-PT vs Mn: PIN-PMN-PT crystals.846.4 Brief summary85

    42、Chapter 7 Two types of relaxor-PT crystals based low-frequency flexibleresonators .887.1 Introduction887.2 Analytical solution of flexure mode.897.3 Flexture mode excited by 32-mode and two types of flexible resonators. 90 7.3.1 Traditional bimorph . 927.3.2 Bridge-electrode resonator .947.4 mode co

    43、upling related on flexure mode 977.5 Brief summary99Conclusions.100References 102Papers published in the period of Ph.D. education .115Statement of copyright and Letter of authorization .116Acknowledgements .117Resume 118第 1 章 绪 论1.1 课 题 研 究 背 景飞 行 器 及 其 动 力 装 置 、 附 件 、 仪 表 所 用 的 各 类 材 料 , 是 航 空 宇 航

    44、 工 程 技 术 发 展 的 决 定 性 因 素 之 一 。 航 空 航 天 材 料 科 学 是 材 料 科 学 中 富 有 开 拓 性 的 一 个 分 支 。 飞 行 器 的 设 计 不 断 地 向 材 料 科 学 提 出 新 的 课 题 , 推 动 航 空 航 天 材 料 科 学 向 前 发 展 ; 各 种 新 材 料 的 出 现 也 给 飞 行 器 的 设 计 提 供 新 的 可 能 性 , 极 大 地 促 进 了 航 空 航 天 技 术 的 发 展 。 航 空 航 天 材 料 可 分 为 功 能 材 料 与 结 构 材 料 两 类 。 其 中 结 构 材 料 指 以 材 料 力 学 性

    45、 能 为 基 础 , 以 制 造 飞 行 器 中 的 受 力 构 件 所 用 材 料 。 而 功 能 材 料 指 那 些 具 有 特 殊 的 物 理 、 化 学 、 生 物 学 效 应 , 能 完 成 功 能 相 互 转 化 , 主 要 用 来 制 造 各 种 飞 行 器 用 功 能 元 器 件 的 材 料 。 在 众 多 的 航 天 功 能 材 料 中 , 压 电 材 料 基 于 其 独 特 的 力 -电 耦 合 效 应 , 可 以 用 于 制 造 多 种 电 子 元 器 件 , 因 而 被 愈 来 愈 多 的 飞 行 器 设 计 学 家 和 材 料 学 家 所 重 视 。1.1.1 铁 电

    46、 体 与 压 电 体1880 年 , 法 国 科 学 家 皮 埃 尔 居 里 和 雅 克 居 里 在 研 究 时 发 现 石 英 晶 体 在 受 到 外 力 场 时 晶 体 表 面 会 激 发 出 电 荷 , 即 存 在 正 压 电 效 应 。 随 后 , 两 人 通 过 大 量 的 理 论 和 实 验 研 究 证 明 了 逆 压 电 效 应 ( 受 到 外 电 场 下 产 生 应 变 的 效 应 ) 的 存 在 。 1916 年 , 法 国 科 学 家 郎 之 万 利 用 石 英 晶 体 的 压 电 效 应 , 制 作 了 第 一 个 用 于 探 测 水 下 沉 船 和 海 底 的 压 电

    47、换 能 器 。 1919 年 , 基 于 罗 息 盐 的 第 一 个 电 声 器 件 诞 生 。 随 后 , 各 种 具 有 压 电 体 先 后 被 报 导 , 各 种 新 型 器 件 也 层 出 不 穷 。 到 20 世 纪 50 年 代 , 压 电 学 已 成 为 了 国 际 公 认 的 物 理 科 学 和 材 料 科 学 的 重 要 分 支 之 一 。 到 今 天 , 压 电 材 料 已 广 泛 应 用 于 航 空 航 天 、 换 能 器 , 传 感 器 , 谐 振 器 , 超 声 马 达 , 探 测 器 , 压 电 驱 动 器 , 无 损 检 测 ( NDE) 等 各 种 重 要 的

    48、工 业 领 域 。压 电 体 , 可 定 义 为 可 表 现 出 正 压 电 效 应 或 逆 压 电 效 应 的 电 介 质 体 。 由 基 础 的 点 群 理 论 和 晶 体 学 理 论 可 知 , 一 种 晶 体 存 在 压 电 性 的 必 要 条 件 是 晶 体 结 构 不 存 在 对 称 中 心 。 在 32 种 点 群 结 构 中 , 只 有 20 种 不 存 在 对 称 中 心 。 因 而 , 任 何 一 种 压 电 体 的 点 群 结 构 必 然 属 于 这 20 种 之 一 。 需 要 注 意 , 上 述 结 论 并 不 意 味 着 所 有 具 有 这 20 种 点 群 结 构

    49、 的 电 介 质 都 是 压 电 体 , 即 晶 体 结 构 不 存 在 对称 中 心 并 不 是 晶 体 存 在 压 电 性 的 充 分 条 件 , 而 是 必 要 不 充 分 条 件 。 此 外 , 即 使 某 种 晶 体 具 有 压 电 性 , 也 不 意 味 着 其 在 所 有 方 向 都 具 备 压 电 性 。在 20 种 不 存 在 对 称 中 心 的 点 群 中 , 又 有 10 种 存 在 自 发 极 化 。 自 发 极 化 是 指 晶 体 在 未 受 到 任 何 外 场 的 作 用 下 , 基 于 晶 胞 的 固 有 偶 极 距 的 周 期 型 排 列 而 表 现 出 来 的 宏 观 上 的 晶 体 极 化 强 度 。 具 有 自 发 极 化 的 材 料 被 称 为 铁 电 材 料 或 铁 电 体 , 自 发 极 化 也 被 看 成 铁 电 体 的 核 心 特 征 。 在 外 场 作 用 下 ( 力 场 或 电 场 ) , 自 发 极 化 会 相 应 的 做 出 适 应 性 的 调 制 以 降 低 系 统 整 体 能 量 , 例 如 极 化 旋 转 , 极 化 伸 缩 等 , 这 也 被 认 为 铁 电 体 具 备 优 良 压 电 性 能 的 起 源 ( 详 见 1.2.4 节 ) 。 在 铁 电 体 中

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