材料物理與性能學(xué)-電子課件 第06章

第6章鐵電物理與性能6.1鐵電物理的基本概念6.1.1鐵電體的定義鐵電體是指在某溫度范圍內(nèi)具有自發(fā)極化且極化強(qiáng)度可以因外場(chǎng)的作用而反向的晶體。極化是一種極性矢量，自發(fā)極化的出現(xiàn)在晶體中造成了一個(gè)特殊方向．每個(gè)晶胞中原子的構(gòu)型使正負(fù)電荷重心沿該方向發(fā)生相對(duì)位移，形成電偶極矩，整個(gè)晶體在該方向上呈現(xiàn)極性，一端為正，一端為負(fù)。另外也可以根據(jù)鐵電體具有電滯回線和具有許多電疇的特點(diǎn)進(jìn)行定義，即：凡具有電疇和電滯回線的介電材料就稱為鐵電體。所謂電疇或疇就是指晶體中的若干個(gè)小區(qū)域，每個(gè)小區(qū)域內(nèi)部永久偶極矩的取向都一致，不同區(qū)域內(nèi)的永久偶極矩的取向不一致，而電疇的邊界也叫疇壁。其實(shí)鐵電體晶體中并不含鐵，鐵電體又常被稱作息格毀特晶體，這是因?yàn)榈谝粋€(gè)鐵電體（羅息鹽）是在1672年由羅息地方的藥劑師息格毀特制備出來(lái)的。6.1.2鐵電體的特性6.1.2.1鐵電體的自發(fā)極化許多電介質(zhì)只有在電場(chǎng)下才會(huì)發(fā)生極化。電場(chǎng)去除后，極化強(qiáng)度迅速衰減到零。對(duì)于液體和無(wú)定形的固體中，由于分子排列的無(wú)序性，外電場(chǎng)為零時(shí)，其表現(xiàn)出的宏觀極化強(qiáng)度仍然為零。對(duì)于晶體而言，如果某些晶體中每個(gè)晶胞中原子的構(gòu)型使正負(fù)電荷重心不重合或者說(shuō)在某個(gè)方向存在相對(duì)位移，形成電偶極矩，那么整個(gè)晶體在該方向上呈現(xiàn)極性，一端為正，一端為負(fù)，導(dǎo)致晶體處于高度的極化狀態(tài)，而這種極化狀態(tài)是在外電場(chǎng)為零時(shí)建立起來(lái)的，因此稱之為自發(fā)極化。6.1.2.2鐵電體的電疇鐵電體在整體上體現(xiàn)出呈現(xiàn)自發(fā)極化，這意味著在其正負(fù)端分別有一層正的和負(fù)的束縛電荷．在晶體內(nèi)部束縛電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)與極化反向（稱為退極化電場(chǎng)）使靜電能升高。在受機(jī)械約束時(shí)，伴隨著自發(fā)極化的應(yīng)變還將使應(yīng)變能增加，均勻極化的狀態(tài)是不穩(wěn)定的，晶體將分成若干個(gè)小區(qū)域，每個(gè)小區(qū)域內(nèi)部電偶極子具有同一方向，但各個(gè)小區(qū)域之間電偶極子方向有可能不同，這些小區(qū)域稱為電疇或疇。疇的間界叫疇壁。疇的出現(xiàn)使晶體的靜電能和應(yīng)變能降低，但疇壁的存在引入了疇壁能?？傋杂赡苋O小值的條件決定了電疇的穩(wěn)定構(gòu)型。當(dāng)無(wú)外電場(chǎng)時(shí)，電疇無(wú)規(guī)則，所以凈極化強(qiáng)度為零。而當(dāng)施加外電場(chǎng)時(shí)，與電場(chǎng)方向一致的電疇長(zhǎng)大，而其他電疇變小，因此，極化強(qiáng)度隨電場(chǎng)強(qiáng)度變大而變大。6.1.2.3鐵電體與外加電場(chǎng)形成的電滯回線鐵電體的極化隨外電場(chǎng)的變化而變化，其重新定向并不是連續(xù)發(fā)生的，而是外電場(chǎng)超過某一臨界電場(chǎng)強(qiáng)度時(shí)發(fā)生的，極化和電場(chǎng)之間呈非線性關(guān)系，這和一般電介質(zhì)的電場(chǎng)與極化強(qiáng)度呈線性關(guān)系不同。電場(chǎng)的周期變化導(dǎo)致了極化強(qiáng)度P與外加電場(chǎng)E形成了電滯回線，如圖6.1所示。6.1.2.4鐵電相和順電相轉(zhuǎn)變溫度晶體的鐵電性通常只存在于一定的范圍之內(nèi)，居里溫度是鐵電相與順電相的相轉(zhuǎn)變溫度，當(dāng)鐵電體溫度＞時(shí)，鐵電現(xiàn)象即消失，處于順電相。當(dāng)<時(shí)，鐵電體處于鐵電相。當(dāng)=時(shí)發(fā)生鐵電相與順電相的轉(zhuǎn)變，稱之為鐵電相變。鐵電相是極化有序狀態(tài)，順電相則是極化無(wú)序狀態(tài)，稱為居里點(diǎn)。由于鐵電性的出現(xiàn)或消失，總伴隨著晶格結(jié)構(gòu)的改變，所以這是個(gè)相變過程。當(dāng)晶體從非鐵電相向鐵電相過渡時(shí)，晶體的許多物理性質(zhì)都有反?，F(xiàn)象。對(duì)于一級(jí)相變，伴隨有潛熱發(fā)生，對(duì)于二級(jí)相變，則出現(xiàn)比熱的突變。鐵電相中自發(fā)極化強(qiáng)度是和晶體的自發(fā)電致形變相關(guān)的，所以鐵電相晶格結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性要比非鐵電相低。如果晶體具有兩個(gè)或多個(gè)鐵電相時(shí)，表征順電相與鐵電相之間的一個(gè)相變溫度才是居里點(diǎn)，而把鐵電體發(fā)生相變時(shí)的另一個(gè)溫度稱為過渡溫度或轉(zhuǎn)變溫度。6.1.2.5介電系數(shù)6.1.3鐵電體的種類按照鐵電體極化軸的多少，可將鐵電體分為兩類:只能沿一個(gè)晶軸方向極化（沿某軸上下極化）的鐵電體，這也是無(wú)序一有序型鐵電體（軟鐵電體），它從順電相到鐵電相的過渡是從無(wú)序到有序的相變。其中有：羅息鹽(NaKC4H4O6·4H2O)，及其他有關(guān)的酒石酸鹽；磷酸二氫鉀(KH2PO4）型的鐵電體；硫酸氨[(NH4)2SO4)]和四氟鈹酸氨[(NH4)2BeF4)]；三硼酸氫鈣[CaB3O4(OH)3·H2O]；硫脲(NH2)2CS；一水甲酸鋰（HCOOLi·H2O）等。另一類，可以沿幾個(gè)晶軸極化的鐵電體，這些晶軸在非鐵電相中都是等價(jià)的，也稱為位移型鐵電體（硬鐵電體）。這類鐵電體以鈦酸鋇為代表（BaTiO3），還有鈮酸鹽（LiNbO3，KNbO3）和鉭酸鹽（LiTaO3、KTaO3)以及SbSI(銻一硫一碘）等。從順電相到鐵電相的過渡是兩個(gè)子晶格之間發(fā)生位移。6.2鐵電相變6.2.1無(wú)序------有序型相變鐵電體上節(jié)中我們已經(jīng)了解了常見的無(wú)序-有序鐵電體。KDP為磷酸二氫鉀的簡(jiǎn)稱，其居里溫度為123K。室溫下為順電相，屬于四方晶系42m點(diǎn)群。低于居里溫度，其轉(zhuǎn)變?yōu)檎痪祄m2點(diǎn)群，他的極化軸沿著原四方晶系的c軸。KDP是這類晶體中結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，研究的較為透徹的鐵電體材料。KDP在室溫下的結(jié)構(gòu)如圖6.2所示，其結(jié)構(gòu)可以看成由2套磷酸根四面體組成的體心四方點(diǎn)陣和2套鉀離子陣心四方點(diǎn)陣套構(gòu)在一起形成的。6.2.2位移型相變鐵電體許多氧化物鐵電體都是位移型鐵電體。鈦酸鋇就屬于這類鐵電體，并且研究的也比較透徹。下面就對(duì)鈦酸鋇鐵電體發(fā)生鐵電相變時(shí)晶體結(jié)構(gòu)變化的特點(diǎn)加以闡述。6.3鐵電體的物理效應(yīng)鐵電體的本質(zhì)特征是具有自發(fā)極化，和自動(dòng)控制且自發(fā)極化可在電場(chǎng)作用下轉(zhuǎn)向。據(jù)此，研究人員開發(fā)出了許多在實(shí)際中得到廣泛應(yīng)用的產(chǎn)品。例如信號(hào)處理，存儲(chǔ)顯示，接收發(fā)射和用于計(jì)測(cè)的產(chǎn)品等，是利用鐵電體的壓電特性研制成功的；根據(jù)熱釋電性能制成了單個(gè)探測(cè)器和矩陣，在紅外探測(cè)和熱成像系統(tǒng)中得到了應(yīng)用。利用鐵電陶瓷材料具有較強(qiáng)的電致伸縮效應(yīng)制成微位移計(jì)，在精密機(jī)械、光學(xué)顯微鏡、天文望遠(yuǎn)鏡等方面有著重要用途。除此之外，鐵電體作為光學(xué)材料也得到了廣泛的應(yīng)用。鐵電體在實(shí)際中的應(yīng)用與其物理效應(yīng)有著密切的聯(lián)系，下面針對(duì)其各自效應(yīng)的基本概念和實(shí)際產(chǎn)品的應(yīng)用分別加以敘述。6.3.1壓電效應(yīng)6.3.1.1壓電效應(yīng)的基本概念和機(jī)理沒有對(duì)稱中心的材料受到機(jī)械應(yīng)力的作用發(fā)生變形時(shí)，材料內(nèi)部會(huì)引起電極化和電場(chǎng)，其值與應(yīng)力的大小成比例。其符號(hào)取決于應(yīng)力的方向。這種現(xiàn)象稱為正壓電效應(yīng)。如果將一塊晶體置于外電場(chǎng)中，由于電場(chǎng)的作用，晶體內(nèi)部正、負(fù)電荷重心產(chǎn)生位移，這一位移又導(dǎo)致晶體發(fā)生變形，這個(gè)效應(yīng)叫逆壓電效應(yīng)。具有壓電效應(yīng)的材料叫做壓電材料，由此可見，通過壓電材料可將機(jī)械能和電能相互轉(zhuǎn)換。6.3.1.2壓電材料的特征值1)壓電晶體的剛度、柔度矩陣壓電晶體是彈性體，服從于虎克定律：在彈性限度內(nèi)，應(yīng)力與應(yīng)變成正比。在晶休內(nèi)設(shè)想有一個(gè)小立方體，如圖6.3所示。2)壓電常數(shù)當(dāng)壓電材料產(chǎn)生正壓電效應(yīng)時(shí)，施加應(yīng)力將產(chǎn)生額外電荷，發(fā)生極化，其極化強(qiáng)度P和應(yīng)變之間的關(guān)系表示如下：3）介電常數(shù)6.3.1.2壓電振子在使用和測(cè)量壓電材料時(shí)，常常要將其作成壓電振子，壓電振子是被覆有電極的壓電體。當(dāng)施加其上的激勵(lì)電信號(hào)頻率等于其固有諧振頻率時(shí)，逆壓電效應(yīng)使之發(fā)生機(jī)械諧振，后者又借助于正壓電效應(yīng)，使之輸出電信號(hào)。這里通過分析一種簡(jiǎn)單的壓電振子-橫向長(zhǎng)度伸縮振子來(lái)認(rèn)識(shí)壓電振子的特性和有關(guān)參量。圖6.4示出了所討論的壓電振子．它的長(zhǎng)度為l，寬度為w，厚度為t，并滿足l>>w>>t，上下主表面被有電極以施加并取出電信號(hào)。當(dāng)電信號(hào)頻率適當(dāng)時(shí)，振子沿長(zhǎng)度方向振動(dòng)。6.3.1.3壓電材料的種類1）晶體自從第一個(gè)鐵電體羅息鹽發(fā)現(xiàn)以后，鐵電體就作為重要的壓電材料得到應(yīng)用．雖然非鐵電性的壓電晶體石英以其高穩(wěn)定、低損耗特性在頻率選擇和控制方面占優(yōu)勢(shì)，但從總體來(lái)看，實(shí)用的壓電材料大部分是鐵電體，尤以壓電陶瓷用量最大，具有鐵電性的晶體很多，其分類如下：（1）一類以磷酸二氫鉀（2）另一類則以鈦酸鋇2）壓電陶瓷（1）鈦酸鋇陶瓷鈦酸鋇陶瓷是第一個(gè)被發(fā)現(xiàn)可以制成陶瓷的鐵電體。（2）鋯鈦酸鉛陶瓷它是PbTiO3與PbZrO3的二元固溶休。（3）薄膜（4）鐵電聚合物6.3.1.4壓電材料的應(yīng)用壓電材料已廣泛應(yīng)用于電子學(xué)(信號(hào)處理、存儲(chǔ)顯示、接收發(fā)射及信號(hào)發(fā)生器等)和傳感器（壓敏、聲敏、熱敏及光敏等）領(lǐng)域。石英、鈮酸鋰、鉭酸鋰、鈦酸鋇，鋯鈦酸鉛（PZT）、PCM(PbZrO3-PbTiO3-Pb(Mg1/3Nb2/3)O3),PMS(Pb(Mn1/3Sb2/3)O3一PbZrO3-PbTiO3)和PVDF用的最多。另外，鐵電材料可用來(lái)制作聲波換能器，如高分子薄膜，聚雙氟亞乙烯（簡(jiǎn)稱PVF2或PVDF）和氧化鋰鈮（LiNbO3）。6.3.2熱釋電效應(yīng)6.3.2.1熱釋電效應(yīng)基本概念熱釋電效應(yīng)是指當(dāng)某些晶體受溫度變化影響時(shí)，由于自發(fā)極化的相應(yīng)變化而在晶體的一定方向上產(chǎn)生表面電荷，這一效應(yīng)稱之為熱釋電效應(yīng)。他是不具有對(duì)稱中心的晶體。晶體受熱時(shí)，膨脹是在各個(gè)方向同時(shí)發(fā)生的，所以只有那些有著與其他方向不同的唯一的極軸時(shí)，才有熱釋電性。熱釋電效應(yīng)反映了晶體的電量與溫度之間的關(guān)系，可用下式簡(jiǎn)單的表達(dá)6.3.2.2熱釋電材料的特征值1）熱釋電系數(shù)熱釋電系數(shù)反映熱釋電材料受到熱輻射后產(chǎn)生自發(fā)極化強(qiáng)度隨溫度變化的大小。熱釋電系數(shù)越大越好。2）吸熱流量代表單位時(shí)間吸熱的多少，熱釋電的要大。3）居里點(diǎn)或矯頑場(chǎng)熱釋電材料有一大類是鐵氧體，對(duì)這類熱釋電材料居里點(diǎn)要高或矯頑場(chǎng)要大。6.3.2.3熱釋電材料的應(yīng)用具有熱釋電效應(yīng)的材料約有上千種，但廣泛應(yīng)用的不過十幾種，主要有硫酸三甘肽〔TGS，(NH2CH2COOH)3H2SO4〕、鋯鈦酸鉛鑭〔PL2T，(Pb,La)(Zr,Ti)O3〕、透明陶瓷和聚合物薄膜(PVF2)，工業(yè)上可用作紅外探測(cè)器件，熱攝像管以及國(guó)防上某些特殊用途。優(yōu)點(diǎn)是不用低溫冷卻，但靈敏度比相應(yīng)的半導(dǎo)體器件低。下面以紅外傳感器來(lái)介紹熱釋電效應(yīng)在實(shí)際中的應(yīng)用。圖6.5為熱釋電傳感器的構(gòu)造，光線從（l）窗進(jìn)入，經(jīng)過（2）濾光片到達(dá)（3）熱釋電元件，從而產(chǎn)生電信號(hào)，電信號(hào)經(jīng)過（4）引線輸出。工作原理：熱釋電紅外傳感器的窗口接收光線，濾波片對(duì)自然界中的白光信號(hào)具有抑制作用，因此，只有特定波長(zhǎng)的紅外信號(hào)才能透過濾波片照射在熱釋電元件上。熱釋電元件被光照后，由于熱釋電元件的上下表面受到的光照不同，產(chǎn)生電子，并且形成電流，使兩塊黑色涂膜產(chǎn)生不同的熱釋電。電流經(jīng)過場(chǎng)效應(yīng)管后放大輸出電壓信號(hào)。6.3.3電致伸縮效應(yīng)6.3.3.1電解質(zhì)在電場(chǎng)中產(chǎn)生的體積力電解質(zhì)受到外電場(chǎng)的作用，微觀上結(jié)構(gòu)的各個(gè)單元將出現(xiàn)電偶極矩，這個(gè)電偶極矩將受到在此微觀區(qū)域內(nèi)微觀電場(chǎng)的作用，反應(yīng)到宏觀上可以表達(dá)為下式6.3.3.2電致伸縮系數(shù)對(duì)于沒有壓電效應(yīng)的晶體，如果將應(yīng)力和應(yīng)變看成是外加電場(chǎng)的函數(shù)時(shí)，可以得到下式6.3.3.3常用鐵電體電致伸縮材料及應(yīng)用除鐵電體中鈦酸鋇、鋯鈦酸鉛(PZT)及其復(fù)合物等少數(shù)晶態(tài)材料外，一般電致伸縮效應(yīng)是很小的。利用這種效應(yīng)做成微位移計(jì)在精密機(jī)械、光學(xué)顯微鏡、天文望遠(yuǎn)鏡和自動(dòng)控制等方面有重要用途。下面以WTDS-I型微位移器的工作原理來(lái)說(shuō)明電致伸縮效應(yīng)產(chǎn)生微位移的原理。實(shí)際應(yīng)用中，電致伸縮微位移器有梁式和層疊式兩種結(jié)構(gòu)為了獲得較大的變形量和良好的輸出特性，一般多選擇層疊式結(jié)構(gòu)，即將許多陶瓷片疊起來(lái)使用，機(jī)械上串聯(lián)，電路上并聯(lián)層疊式電致伸縮微位移器的總伸縮量可按下式求出6.3.4光學(xué)效應(yīng)在強(qiáng)的光頻電場(chǎng)或低頻（直流）電場(chǎng)作用下，鐵電體顯示出一系列有趣的現(xiàn)象。即電光效應(yīng)，非線性光學(xué)效應(yīng)，反常光生伏特效應(yīng)和光折變效應(yīng)。這些效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)和研究不但加深了人們對(duì)鐵電體中極化機(jī)制和電子運(yùn)動(dòng)過程的了解，而且使鐵電體在非線性光學(xué)等新的科技領(lǐng)域得到了重要的應(yīng)用。本節(jié)主要介紹上述光學(xué)效應(yīng)的基本概念，以及常用的鐵電體光學(xué)材料及其應(yīng)用。6.3.4.1電光效應(yīng)晶體在外加電場(chǎng)作用下，介質(zhì)折射率發(fā)生變化的現(xiàn)象稱為電光效應(yīng)，具有電光效應(yīng)的介質(zhì)稱為電光材料。產(chǎn)生電光效應(yīng)的實(shí)質(zhì)是外電場(chǎng)作用下，構(gòu)成物質(zhì)的分子產(chǎn)生了極化，使分子的固有電矩發(fā)生變化，從而使介質(zhì)的折射率發(fā)生了改變。設(shè)外加偏置電場(chǎng)為E，介質(zhì)折射率為n，它們之間的關(guān)系一般可以展開為級(jí)數(shù)形式6.3.4.2非線性光學(xué)效應(yīng)1）非線性光學(xué)效應(yīng)的基本概念和原理非線性光學(xué)效應(yīng)是指介質(zhì)在強(qiáng)相干光作用下，顯示二次以上非線性光學(xué)性質(zhì)的現(xiàn)象。激光問世之前，基本上是研究弱光束在介質(zhì)中的傳播，確定介質(zhì)光學(xué)性質(zhì)的折射率或極化率是與光強(qiáng)無(wú)關(guān)的常量，介質(zhì)的極化強(qiáng)度與光波的電場(chǎng)強(qiáng)度成正比，光波疊加時(shí)遵守線性疊加原理，在上述條件下研究光學(xué)問題稱為線性光學(xué)。2）二階非線性光學(xué)材料的特征值6.3.4.3反常光生伏特效應(yīng)

非極性晶體受到光照射時(shí)冉生的光生伏特效應(yīng)是早己熟知的在均勻介質(zhì)中，沿某方向的光被強(qiáng)烈吸收時(shí)，該方向?qū)⒊霈F(xiàn)一個(gè)電場(chǎng)議就是Dember效應(yīng)．在宏觀非均勻的材料〔如p一n結(jié)或金屬-半導(dǎo)體整流接觸區(qū)）中，均勻吸收入射光時(shí)將產(chǎn)生非平衡載流子并在結(jié)合區(qū)或金屬-半導(dǎo)休接觸區(qū)出現(xiàn)一電動(dòng)勢(shì)。在這些情況中，單一元件兩端的光生伏特電壓都不會(huì)超過電子能隙與電子電荷之比（一般為幾伏）。6.3.4.3光折變效應(yīng)

1965年，Asbkin等人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)強(qiáng)激光通過LiNbO3,或LiTaO3晶體時(shí),光的波前發(fā)生崎變，光束不再準(zhǔn)直．并俘隨有較強(qiáng)的光散射。這種現(xiàn)象限制了材料在強(qiáng)光方面的應(yīng)用，被稱為光損傷。然而，這一效應(yīng)與通常情況下強(qiáng)光導(dǎo)致的水久性破壞不同，將晶體加熱到適當(dāng)?shù)臏囟龋ɡ缂s200℃)，又可恢復(fù)到原先的狀態(tài)。這種光引起A雙折射變化的現(xiàn)象被稱為光折變效應(yīng)或光致折射效應(yīng)。繼LiNbO3或LiTaO3,之后，在許多其他晶體中也發(fā)現(xiàn)了這種現(xiàn)象，例如BaTiO3,KnbO3，SBN,Bi12SiO20，Bi12GeO20和PLZT等。1991年以來(lái)，還發(fā)現(xiàn)了有機(jī)聚合物中的光折變效應(yīng)。目前，光析變效應(yīng)已被認(rèn)為是電光材料的通性，所觀測(cè)到的折射率改變主要是非常光折射率的改變。在有些鐵電體（LiNbO3或LiTaO3）中，雙折射的變化可大到10-4-10-3。6.3.4.3常用鐵電體光學(xué)材料及其應(yīng)用常用的鐵電體電光材料包括KDP(KH2PO4)、KD*P(KD2PO4)、KDA(KH2AsO4)、BaTiO3、LiNbO3、LiTaO3等。電光材料主要應(yīng)用在激光技術(shù)中的激光調(diào)制器、掃描器和激光Q開關(guān)以產(chǎn)生巨脈沖激光。圖6.6為基于電光材料的光學(xué)相控陣光束掃描器的基本原理示意圖。它是由多個(gè)等周期的獨(dú)立調(diào)相陣列單元組成的。6.4鐵電性基本參數(shù)和壓電參數(shù)的試驗(yàn)研究6.4.1鐵電性基本參數(shù)的實(shí)驗(yàn)研究6.4.1.1電致回線的測(cè)量電滯回線是鐵電性的一個(gè)最重要的標(biāo)志，通過對(duì)電滯回線的測(cè)量可以檢驗(yàn)物質(zhì)是否為鐵電體、反鐵電體或者是順電體，同時(shí)也可以測(cè)定鐵電體的剩余極化強(qiáng)度、自發(fā)極化強(qiáng)度以及矯玩電場(chǎng)。圖6.7是一個(gè)鐵電材料的典型電滯回線，鐵電特性6.1.2.3中描述了電滯回線的形成機(jī)理，根據(jù)這一機(jī)理我們可以實(shí)現(xiàn)對(duì)鐵電體電滯回線的測(cè)量。6.4.1.2鐵電體居里溫度的測(cè)定鐵電體從低溫升到高溫，當(dāng)?shù)竭_(dá)某個(gè)特定溫度時(shí)，便會(huì)發(fā)生結(jié)構(gòu)相變，由對(duì)稱性較低的鐵電相變?yōu)閷?duì)稱性較高的順電相。該特定溫度稱為該鐵電體的居里溫度。鐵電體在附近會(huì)出現(xiàn)各種物理性質(zhì)的反常，如介電常數(shù)、彈性系數(shù)、比熱容、光學(xué)雙折射等的突變，自發(fā)極化趨于零，以及由順電相轉(zhuǎn)變?yōu)殍F電相時(shí)某種晶格振動(dòng)模式的頻率趨于零等等。6.4.2壓電系數(shù)的實(shí)驗(yàn)研究6.4.2.1壓電系數(shù)測(cè)量的基本原理壓電性的測(cè)量方法可分為電測(cè)法、聲測(cè)法、力測(cè)法和光測(cè)法，其中以電測(cè)法最為普遍。在電測(cè)法中，又可分為動(dòng)態(tài)法、靜態(tài)法和準(zhǔn)靜態(tài)法。動(dòng)態(tài)法是用交流信號(hào)激勵(lì)樣品，使之處于特定的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)：通常是諧振及諧振附近的狀態(tài)，通過測(cè)量其特征頻率、并進(jìn)行適當(dāng)?shù)挠?jì)算便可獲得壓電參量的數(shù)值。這個(gè)方法的優(yōu)點(diǎn)是精確度高，而且比較簡(jiǎn)單。6.4.2.2壓電系數(shù)的測(cè)量步驟壓電陶瓷是一大類鐵電性壓電材料。它們的電容率、壓電系數(shù)和彈性系數(shù)矩陣與6mm點(diǎn)群晶體的相同。需要測(cè)定的壓電參量如下：具體測(cè)量步驟如下：（1）對(duì)于第一個(gè)樣品（2）對(duì)于第二個(gè)樣品（3）對(duì)于第三種樣品（4）對(duì)于第一和第三種樣品（5）根據(jù)壓電系數(shù)之間的換算關(guān)系以及其他換算關(guān)系可以求出壓電系數(shù)（6）彈性系數(shù)的求解（7）機(jī)電耦合系數(shù)的求解＊6.5拓展閱讀鐵電物理導(dǎo)讀一般認(rèn)為，鐵電體的研究始于1920年，當(dāng)年法國(guó)人Valasek發(fā)現(xiàn)了羅息鹽的特異的介電性能，導(dǎo)致了“鐵電性”概念的出現(xiàn)，但近來(lái)G.Busch提出鐵電性的歷史應(yīng)該以羅息鹽的問世為開端。這比Va1asek的發(fā)現(xiàn)早200多年，因?yàn)榱_息鹽是法國(guó)人Seignette在1665年前后首次試制成功的。關(guān)于鐵電研究的歷史，近年來(lái)許多雜志陸續(xù)發(fā)表了不少文章，其中有的是系統(tǒng)