鈦酸鋇電學(xué)性能簡介教學(xué)內(nèi)容

1、鈦酸鋇電學(xué)性能簡介鈦酸鋇陶瓷主要特性鐵電性介電性熱釋電性壓電性鈦酸鋇晶體結(jié)構(gòu)不同溫度下鈦酸鋇的晶胞形狀鈦酸鋇自發(fā)極化的微觀機(jī)理鈦酸鋇自發(fā)極化的微觀機(jī)理在居里溫度（在居里溫度（120120）以上：）以上： 立方晶格常數(shù)：立方晶格常數(shù)： a = 0.40 nm a = 0.40 nm r r（BaBa2+2+）= 1.43 = 1.43 r r（O O2-2-）=1.32 =1.32 r r（TiTi4+4+）= 0.64 = 0.64 鈦氧離子間距為鈦氧離子間距為2.005 2.005 r r（TiTi4+4+）+ r+ r（O O2-2-）=1.96 =1.96 ，晶格，晶格中的氧八面體的空隙

2、比鈦離子大，允許鈦離子向中的氧八面體的空隙比鈦離子大，允許鈦離子向6 6個(gè)個(gè)O O2-2-中的任何一中的任何一個(gè)移動(dòng)個(gè)移動(dòng)TiTi4+4+足以破壞足以破壞TiTi4+4+位移后所形成的位移后所形成的內(nèi)電場對(duì)內(nèi)電場對(duì)TiTi4+4+的定向位移效應(yīng)；平均來說，八面體中央的的定向位移效應(yīng)；平均來說，八面體中央的TiTi4+4+向周圍向周圍六個(gè)六個(gè)O O2-2-靠近的幾率相同，并不會(huì)穩(wěn)定地偏向某一個(gè)靠近的幾率相同，并不會(huì)穩(wěn)定地偏向某一個(gè)O O2-2-，故不會(huì)形成，故不會(huì)形成自發(fā)極化自發(fā)極化 在居里點(diǎn)在居里點(diǎn)120 120 以下以下，鈦酸鋇鈦酸鋇中的鈦離子從原來的平衡位置沿（中的鈦離子從原來的平衡位置沿

3、（001001）方向位移，變成四角晶系結(jié)構(gòu)）方向位移，變成四角晶系結(jié)構(gòu) 熱運(yùn)動(dòng)能量減少，某些熱運(yùn)動(dòng)能量較低的鈦離子，熱運(yùn)動(dòng)能量減少，某些熱運(yùn)動(dòng)能量較低的鈦離子，就不足以克服鈦離子位移后就不足以克服鈦離子位移后 Ti-O Ti-O 間形成的內(nèi)電場作間形成的內(nèi)電場作用，而向著某個(gè)氧離子（如用，而向著某個(gè)氧離子（如c c軸方向的氧離子靠近）軸方向的氧離子靠近），產(chǎn)生自發(fā)位移，產(chǎn)生，產(chǎn)生自發(fā)位移，產(chǎn)生自發(fā)極化自發(fā)極化 如果周圍晶胞中鈦離子的熱運(yùn)動(dòng)能量較低，這種自如果周圍晶胞中鈦離子的熱運(yùn)動(dòng)能量較低，這種自發(fā)位移就會(huì)波及到周圍晶胞中所有的鈦離子，使它們發(fā)位移就會(huì)波及到周圍晶胞中所有的鈦離子，使它們同時(shí)沿

4、著同一方向發(fā)生位移，這種極化波及相鄰的晶同時(shí)沿著同一方向發(fā)生位移，這種極化波及相鄰的晶格，形成一個(gè)自發(fā)極化的小區(qū)域，即格，形成一個(gè)自發(fā)極化的小區(qū)域，即電疇電疇鈦酸鋇晶體電疇結(jié)構(gòu)四方鈦酸鋇晶體電疇結(jié)構(gòu)示意圖偏光顯微鏡觀察的電疇晶片的不同區(qū)域在不同位置消光，那么就表示這些不同的晶片的不同區(qū)域在不同位置消光，那么就表示這些不同的區(qū)域包含有不同極軸方向的疇。區(qū)域包含有不同極軸方向的疇。電滯回線是電疇電滯回線是電疇在外電場作用下在外電場作用下運(yùn)動(dòng)的宏觀描述運(yùn)動(dòng)的宏觀描述鈦酸鋇鐵電性的應(yīng)用 鈦酸鋇具有鐵電性，常用作信息存儲(chǔ)、光記憶、圖像顯示、全息照相器件、制造介質(zhì)放大器、脈沖發(fā)生器、穩(wěn)壓器、頻率調(diào)制、開關(guān)

5、等。鈦酸鋇的介電性能鈦酸鋇的介電性能 由非自發(fā)極化狀態(tài)由非自發(fā)極化狀態(tài)自發(fā)極化狀態(tài)，或由一個(gè)自發(fā)極化相轉(zhuǎn)變自發(fā)極化狀態(tài)，或由一個(gè)自發(fā)極化相轉(zhuǎn)變另另一個(gè)自發(fā)極化相時(shí)，一個(gè)自發(fā)極化相時(shí)，鈦酸鋇鈦酸鋇介電性能發(fā)生顯著變化介電性能發(fā)生顯著變化 不同溫度下，晶格參數(shù)有規(guī)律地變化不同溫度下，晶格參數(shù)有規(guī)律地變化 鈦酸鋇鈦酸鋇單晶的介電單晶的介電常常數(shù)數(shù)與溫度與溫度T T的關(guān)系的關(guān)系 鈦酸鋇介電性能的應(yīng)用 鈦酸鋇功能材料是介電體，有較高的介電常數(shù)，有很強(qiáng)的存儲(chǔ)電荷的能力。利用鈦酸鋇材料的這一性質(zhì)可制備電容器。如多層陶瓷電容器、埋入式電容器等。 多層陶瓷電容器是一種重要的電子元器件。它具有高電容密度從而使得芯

6、片小型化，廣泛應(yīng)用于信息、軍工、移動(dòng)通訊等行業(yè)。鈦酸鋇是目前主流的制備多層陶瓷電容器的介質(zhì)材料，被譽(yù)為“電子陶瓷工業(yè)的支柱”。 埋入式電容器的電介質(zhì)材料要求具有高的介電常數(shù)、低的介電損耗、好的加工性能和低廉的價(jià)格。鈦酸鋇是很合適的材料。鈦酸鋇的壓電性 壓電性是固體具有由施加應(yīng)力產(chǎn)生額外電荷的性能。如果晶體無對(duì)稱中心，則這種外加壓力將使電荷分布有變化，產(chǎn)生偶極矩，產(chǎn)生壓電效應(yīng)。鈣鈦礦型晶胞結(jié)構(gòu)鈦酸鋇陶瓷材料是目前應(yīng)用最為廣泛的壓電陶瓷，主要用于制造換能器(水聲、電聲、超聲)、陶瓷濾波器、電光器件、陶瓷變壓器以及高壓發(fā)生器等。 鈦酸鋇的熱釋電性 由于溫度的變化,鈦酸鋇晶體會(huì)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)上的電荷中心相對(duì)位移,使它們的自發(fā)極化強(qiáng)度發(fā)生變化,從而在晶體兩端產(chǎn)生異號(hào)的束縛電荷,這種現(xiàn)象稱為熱釋電效應(yīng)。在鈦酸鹽材料中，鈦酸鋇是最早發(fā)現(xiàn)的具有熱釋電性的材料。 近年來被廣泛用于制造紅外傳感器，與光子傳感器相比，它不會(huì)發(fā)生任何類型的輻射、傳感效果好，在紅外