反铁电性是一种特殊的物理性质,表现在某些晶体材料中,其内部由顺电相向反铁电相转变时,高温相的两个相邻晶胞产生反平行的电偶极子而成为子晶格,两者构成一个新的晶胞。因此,晶胞的体积增大一倍。反铁电性与铁电性之间的关系类似于反铁磁性与铁磁性之间的关系。在反铁电体中,总的宏观自发极化强度是零,因为相邻的偶极子相互抵消。其自由能与该晶体的铁电态自由能很接近,因而在外加电场作用下,它可由反极性相转变到铁电相,故可观察到双电滞回线。这种性质称为反铁电性。特别的是,在某一足够高的温度下,反铁电性消失。
简介
反铁电体是由极化强度相等而极性相反的两个子晶格组成的材料,宏观上不呈现净电偶极矩。这种材料的特性取决于温度、压力、外部电场、生长方法等参数,这些因素都可能令其增强或减弱。反铁电材料由晶体中离子和电子产生的电偶极矩产生,且相邻的偶极子取向相反(反平行),与铁电体中的偶极子都指向同一个方向的情况不同。
特性原理
在一定的温度范围内,反铁电体的偶极子自发定向排列,但由于宏观上反铁电体的自发极化强度为零,因此无电滞回线。外加一定电场将诱导反铁电相向铁电相转变,并呈现双电滞回线。反铁电体的种类很多,以PbZRO为例,它在居里点232度以上属立方晶系。在居里温度以下,每个子晶格内的发生位移,因而有自发极化,但相邻的子晶格极化方向是反平行的,并且是沿着原来立方底面的对角线方向。图中的虚线示出了新相的晶胞,其体积比原型增大了2倍。
应用
反铁电体有两方面的应用:一是利用反铁电一铁电相变时的极化强度与电场强度的非线性关系,作为贮能电容器和电压调节元件;二是利用反铁电一铁电相变的体积效应作为换能器。
相关概念
(1)反铁磁性合金(anti-ferromagnetic 合金):原子磁矩呈反铁磁性的金属合金,包括稀土类金属合金和铬、锰、铁的合金。其反铁磁性形成原因与电子状态之间有着特别强烈的关系,但局域态和巡游态的电子都可形成反铁磁性,还可以按反铁磁性无序合金,反铁磁性有序合金分类。
(2)反铁磁性(antiferromagnetism):某些物质中大小相等的相邻原子磁矩作反向排列自发磁化的现象。其总磁矩为零,在外磁场中表现为强的顺磁性,但磁化率随温度升高而增加,在某一临界温度,即奈耳(Néel)温度时达到极大值,在奈耳温度以上转变为顺磁性的,服从居里-外斯(Curie-Weiss)定律。