铁电材料及其在存储器领域的应用

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铁电材料的特性与应用

铁电材料的特性与应用

铁电材料的特性与应用随着科技的不断进步,人们对材料的性能和应用的要求越来越高,铁电材料作为一种特殊的功能材料,因其特殊的性质内在吸引着越来越多的科学家和工程师的关注。

铁电材料具有很多的特点和应用,本文将从以下几个方面进行探讨。

一、铁电材料的概述铁电材料是一种能够在外加电场的作用下,产生永久电极化或瞬时电极化,并能在无电场的作用下保持这种电极化状态的材料。

铁电材料的特殊性质有以下特点:1、储存强电场:铁电材料能够在强电场的作用下产生强电极化,并且能够在不加电场的情况下保持这种极化状态。

2、非线性介电性:铁电材料的介电常数随电场强度的变化不是线性的,而是具有一定的非线性。

铁电材料的非线性介电性具有在光通讯、信息传输等方面的应用前景。

3、电光效应:铁电材料在外界电场的作用下,其晶体结构出现对称性破缺,从而导致光学性能出现改变,这种现象即为电光效应。

4、压电效应:铁电材料在外界力的作用下,会产生电势差,形成电场分布而产生的现象就是压电效应。

二、铁电材料的应用铁电材料由于其具有特殊的性质,在各个行业中有着广泛的应用。

下面简述一下铁电材料在各个行业中的应用。

1、电子电器领域:铁电材料可用于存储器件、传感器、高频陶瓷器等方面。

石英陶瓷是一种常用的高频陶瓷,如果在其表面形成压电陶瓷层,就能够提高其机械振动的效率,达到提高声波频率和集中能量的目的。

2、光电子领域:铁电材料由于具备优异的光电性能,使其非常适用于薄膜反射镜、光阀、空间光学器件等方面。

3、声学领域:铁电材料由于具有压电效应,使其在锂电池、面板电池、防爆弹等方面有着广泛的应用。

4、航空领域:铁电材料由于其性质稳定,可在高温、高压等恶劣环境下使用,所以在火箭发动机、超音速飞行器等方面被广泛应用。

三、未来发展前景随着科技不断发展,人们对材料的性能和应用的要求越来越高,铁电材料作为一种特殊的功能材料,在绿色环保、节能减排、信息传输、生物医药等领域发挥着越来越大的作用,有着广泛的应用前景。

铁电材料的机制及应用研究

铁电材料的机制及应用研究

铁电材料的机制及应用研究铁电材料是一种能够产生稳定的电偏置矢量的材料。

在这种材料中,电偏置的方向具有强迫性,且不受外界电场的影响。

由于其特殊的电性质,铁电材料广泛应用于电池、传感器、存储器、电容器等各个领域。

本文将重点探讨铁电材料的机制及应用研究。

一、铁电材料的机制铁电效应存在于部分晶体材料中,这些材料的晶体结构均由偏移的离子组成的。

铁电效应的基本机制是离子的偏移分别由晶体的正、负离子占据的位移产生的电场作用而来。

因此,铁电材料具有稳定的电偏置矢量。

其具体机制如下:(一)电各向异性铁电材料具有电各向异性,即在材料内部存在一个简单的晶体结构,其中正、负离子位置上的相关偏移程度不同。

一般来说,铁电材料的晶体结构类似于钙钛矿,其中正离子(一般为铜离子)占据四面体配位的空间位置,而负离子(一般为氧离子)占据八面体配位的空间位置。

(二)自发极化铁电材料具有自发极化现象,即材料在没有外加电场作用下,存在一个稳态电偏置矢量。

在一般情况下,铁电材料的自发极化与离子的非中心对称位置有关。

这些非中心对称位置会导致正、负离子的偏移,形成一个固定的电偏置。

当外界电场变化时,铁电材料的电偏置也会发生变化,但只要外界电场稳定,材料的电偏置方向就会保持不变。

(三)电偏学与铁电畴铁电材料中的电偏学现象和铁电畴是铁电机制的重要表现。

在铁电材料中,电偏学效应是由内源电子转移造成的,内源电子转移所产生的电场又会进一步影响内部离子的偏转方向。

当外界电场大于一定阈值时,铁电畴才会产生。

铁电畴是铁电材料中形成的类似于磁畴的极化区域,其中的电偏置方向均一致。

铁电畴的存在能够使铁电材料具有稳定的电偏置矢量,并展现出铁电效应。

二、铁电材料的应用研究铁电材料具有一系列优良的电性能,被广泛应用于电池、传感器、存储器、电容器等领域。

(一)电池领域铁电材料可以用于制造电池,目前铁电材料电池的应用研究还比较新颖。

铁电材料电池具有很高的储能密度和电压输出值,这使得它具有很大的发展潜力。

铁电材料在电子器件中的应用前景

铁电材料在电子器件中的应用前景

铁电材料在电子器件中的应用前景近年来,铁电材料作为一种具有特殊性质和潜在应用的材料,在电子器件领域引起了广泛的关注。

铁电材料具有独特的电子结构和性能,使其在存储器、传感器、电调控等领域具有巨大的应用潜力。

本文将从铁电材料的基本特性、应用前景以及存在的挑战等方面进行探讨。

首先,我们来了解一下铁电材料的基本特性。

铁电材料是一类能够在外电场作用下发生可逆电气极化的材料。

这是由于铁电材料晶体结构中的正负电荷不对齐导致的,使其具有了电介质和电容器的特性。

铁电材料除了具有常见的电介质和电容器的性质外,还具有独特的铁电畴和铁电翻转的能力,这使得铁电材料在电子器件中具有很多特殊的应用。

其次,铁电材料在电子器件中的应用前景非常广泛。

首先,铁电材料在存储器领域有广泛的应用潜力。

相比传统的非挥发性存储器,铁电存储器具有快速的读写速度、高密度和低功耗等优势。

铁电材料的铁电翻转性质使其能够在不需要外部电源的情况下保持数据的稳定性,从而大大提高了存储器的可靠性和耐久性。

其次,铁电材料在传感器领域也具有广阔的应用前景。

铁电材料具有良好的压电和电致伸缩效应,能够将机械信号转化为电信号,从而可以应用于声波传感器和压力传感器等领域。

此外,由于铁电材料的铁电畴可以通过外场调控,因此还可以用于温度传感器和湿度传感器等应变传感器,将环境信号转化为电信号,实现智能控制。

铁电材料还在电调控领域有着重要的应用。

铁电材料中的铁电翻转可以通过施加外场来实现,这使得铁电材料具有极高的电调控效果。

通过将铁电材料与其他材料结合,可以实现电容器、开关和谐振器等电子元件的电控性能优化。

此外,铁电材料还可以应用于电光、声光和光电器件等领域,实现电器与光器的转换,为光电子器件的发展提供新的可能性。

然而,铁电材料在应用中还存在一些挑战。

首先,铁电材料的制备和研究仍然面临着技术难题。

目前,铁电材料的合成方法和制备工艺还不够成熟,导致了铁电材料的生产成本较高。

此外,铁电材料的铁电畴也存在易破裂和不稳定的问题,这对于器件性能的稳定性造成了一定的限制。

铁电材料应用

铁电材料应用

铁电材料应用
铁电材料是一类具有铁电性质的材料,它们在电子、通讯、储能等领域具有广
泛的应用前景。

铁电材料的应用可以追溯到上个世纪,随着材料科学的发展,铁电材料的性能不断得到提高,其应用领域也不断扩大。

本文将介绍铁电材料的基本特性及其在各个领域的应用情况。

首先,铁电材料具有良好的铁电性能,能够在外加电场作用下产生极化现象。

这种性质使得铁电材料在电子器件中具有重要的应用价值。

例如,铁电存储器利用铁电材料的极化特性来存储信息,具有高密度、低功耗、快速读写等优点,被广泛应用于数字产品、计算机等领域。

其次,铁电材料在通讯领域也有着重要的应用。

由于铁电材料具有良好的介电
性能和压电性能,可以用于制备微波器件、声表面波器件等,用于无线通讯、雷达、导航等系统中,能够提高系统的性能和稳定性。

此外,铁电材料还在能源领域有着广泛的应用。

铁电材料可以用于制备电容器、电池、传感器等器件,利用其压电、介电、铁电性能来实现能量的转换、存储和传感,为新能源、节能环保领域提供了重要的支持。

总的来说,铁电材料具有独特的物理性能,其在电子、通讯、能源等领域的应
用前景广阔。

随着材料科学的不断发展,铁电材料的性能将得到进一步提高,其应用领域也将不断拓展。

相信在不久的将来,铁电材料将会在更多的领域发挥重要作用,为人类社会的发展做出更大的贡献。

铁电材料在传感器及存储器中的应用

铁电材料在传感器及存储器中的应用

铁电材料在传感器及存储器中的应用随着科技的快速发展,人类对于信息的需求越来越高。

传感器和存储器作为信息科学领域中的两个基础要素,在信息收集与处理方面发挥着越来越重要的作用。

因此,如何提高传感器的灵敏度和存储器的可靠性是研究人员一直致力于解决的问题。

铁电材料因其独特的性质,在传感器及存储器领域中具有广泛的应用前景。

什么是铁电材料?铁电材料是一种能够在外电场的作用下产生相反极性的极性化电荷而改变自身极性的晶体材料。

它能够在两个相同电场的大小下,表现出截然不同的电学性质。

铁电材料具有六种基本发射模式,即正应变也是正极化、负应变是负极化、正应力是负极化、负应力是正极化、热量升高是负极化、热量下降是正极化。

因此,铁电材料的性质非常特殊,应用广泛。

铁电材料在传感器领域中的应用传感器作为一种可以将物理量转化成电信号输出的装置,在自动控制和检测领域中得到广泛应用。

目前,已经开发出了很多基于铁电材料的传感器,它们具有较高的灵敏度、快速响应和稳定性,并且可以适应各种环境。

铁电材料可以应用于压力、应变、温度、湿度和荷载传感器中。

例如,在温度传感器中,利用铁电材料热性能的变化作为感应原理,并且通过改变电容街道来改变传感器的电信号输出。

在应力和压力传感器中,通过利用铁电材料的压电性能,可以得到更好的灵敏度和响应速度。

铁电材料在存储器领域中的应用存储器是当前信息化社会所必须的基础设施之一。

近年来,铁电材料作为一种新型的存储材料,开始逐渐在存储器领域中得到应用。

铁电物质作为一种新型的储存材料,其储存稳定性和非挥发性都比传统磁性材料和半导体存储材料好。

铁电储存器具有非常高的容量、较快的读写速度和具有随机读写能力的特点。

与闪存相比,它们具有更高的可靠性和更短的擦除时间,同时寿命也更长。

因此,铁电材料的存储器应用远远超过了传统存储器。

尽管它们仍然存在性能限制,铁电记忆还是有望成为未来替代闪存储存器和DRAM存储器的一种可行技术。

结论作为一种具有特殊性质的材料,铁电材料在传感器及存储器领域中的应用已经得到了广泛的研究和应用。

铁电材料的研究与应用前景

铁电材料的研究与应用前景

铁电材料的研究与应用前景铁电材料是一种特殊的材料,具有持续的电极化效应,可应用于许多科技领域,如电子、能源和通信等。

在过去的几十年里,铁电材料的研究得到了广泛的关注,不断涌现出新的成果。

本文将探讨铁电材料的研究现状以及其应用前景。

一、铁电材料的研究现状铁电材料具有许多独特的物理和化学特性。

它们的最大优点就是具有非常持久的极化效应,使其在存储器、传感器和激光等领域具有潜在的应用前景。

如果可以准确地控制其物理性质,铁电材料就可以用于产生更为高效的电场效应,并且这种效应可以跨越多个材料之间传输。

在铁电材料的研究中,一个重要的关键是了解其结构和性质之间的关系。

科学家们已经发现了许多有关铁电材料微观结构和性质之间关系的规律。

例如,通过控制铁电材料的晶格畸变和离子配位,科学家们已经成功地改变铁电材料的极化方向并调节了数值大小和电压敏感性。

此外,近年来,铁电材料的研究方向也逐渐向着多功能复合铁电材料发展。

这种材料将铁电材料与其他特殊性质的材料进行组合,形成复合材料,从而可以实现更高效、更广泛的应用。

二、铁电材料的应用前景铁电材料的应用前景非常广泛,目前已经应用于许多领域。

以下是几个铁电材料的应用领域。

1. 存储器铁电材料的极化效应使其非常适用于储存器的制造。

例如,通过存储器中的极化电荷,可以在不供电的情况下保留信息,从而大大提高了储存器的可靠性和稳定性。

2. 传感器由于铁电材料具有很少的失真和很强的耐用性,因此可以用于制造高灵敏度和高稳定性的传感器。

例如,可以将振荡器与铁电材料配合使用,用于制造高精度的机械测量仪器。

3. 激光器铁电材料可以被用来制造超快激光器。

这种激光器具有高能量密度和快速响应的特性。

此外,铁电材料还可以用来制造较为复杂的激光系统,由此产生更为精细的光谱和波长。

4. 能源铁电材料可以用于制造高效率的太阳能电池。

此外,通过在铁电材料中掺入其他物质,还可以制造出更为高效的生物质燃料电池。

5. 通讯通过在铁电材料中引入其他成分,可以制造出高精度、高稳定的元器件。

铁电材料的增强及其在储能中的应用

铁电材料的增强及其在储能中的应用

铁电材料的增强及其在储能中的应用随着人们对清洁能源需求的大幅增长,各种新型储能材料迅速崛起并广泛应用于太阳能、风能、水能等清洁能源的转化和利用中。

其中铁电材料是一种常用的储能材料,具有多种优异的性质,可应用于电力电子器件、传感器等广泛领域。

本文将重点介绍铁电材料的增强及其在储能中的应用。

1. 铁电材料的基本性质铁电材料具有一种特殊的晶体结构,叫做铁电极化。

铁电极化是指当外界施加电场时,材料的极性会发生旋转,产生电荷积聚。

而且,一旦施加电场的方向改变,极性就会跟着改变,这种现象叫做铁电性。

铁电性和铁磁性、铁弹性并列为铁性现象。

2. 铁电材料的增强铁电材料可以通过多种方式进行增强,其中最常见的是掺杂和界面工程。

2.1 掺杂掺杂是通过向基础材料中添加杂原子,改变材料的物理化学性质,来增强铁电材料的性能。

掺杂能够改变晶格结构、电子结构和电传导性等方面的性质,进而提高材料的铁电性、介电性、压电性等性能。

目前,高纯度、单晶掺杂效果较明显。

2.2 界面工程界面工程是通过控制材料的晶界和界面结构,来增强铁电材料的性能,提高其能够承受外部电场和电流的能力。

界面对铁电器件的效率和寿命影响很大,因此控制材料的交界面结构非常重要。

3. 铁电材料在储能中的应用铁电材料作为一种功能材料,具有许多特殊属性。

在储能领域中,铁电材料的应用方面主要有以下几个方面。

3.1 超级电容器超级电容器是一种高能量、高功率密度的电化学储能器件,与锂离子电池、铅酸电池等储能器件相比,具有快速充电、长寿命、大电容量等特点。

铁电材料主要应用于超级电容器的电极材料中,可以大幅提高超级电容器的充放电性能。

3.2 压电发电器压电发电器是将机械能转化为电能的一种装置。

铁电材料的压电性能非常好,常常被用于压电发电器中,可以将机械压力转化为电能,达到储能的目的。

3.3 光催化储氢光催化储氢是将光能催化反应转化为存储氢气的一种新型方法。

铁电材料可以作为光催化储氢的载体材料,可以显著提高水分解反应的效率和稳定性。

铁电材料的性质和应用研究

铁电材料的性质和应用研究

铁电材料的性质和应用研究铁电材料自引起学界和工业界广泛关注以来,一直是材料科学领域的研究热点之一。

铁电材料的特殊性质和广泛的应用潜力使其成为科学家们探索的焦点。

本文将探讨铁电材料的性质以及其在电子学、储能和传感器等领域的应用。

首先,我们来了解一下铁电材料的性质。

铁电材料是一种具有自发极化性质的晶体材料。

它们能够在外电场的作用下发生自发电极化,而且在去除电场后,仍能保持残余极化。

世界上大部分铁电材料都是复合氧化物,例如铁电陶瓷PZT(锆钛酸铅),以及铁电聚合物PVDF(聚偏氟乙烯)。

铁电材料的晶格结构对其性质具有重要影响。

它们通常具有非中心对称结构,该结构使得材料内部的正负电荷错位,从而实现自发极化。

铁电材料的性质使其在电子学领域具有重要的应用价值。

由于铁电材料的电极化可通过外电场控制,因此它们被广泛用于电子存储器,例如闪存和随机存取存储器(RAM)。

铁电材料还可用于开关、传感器和振荡器等电子元件的制造。

此外,铁电材料还具有非线性光学效应,这使得它们在光通信和光存储等领域具有广泛应用。

除了电子学,铁电材料还在储能领域发挥着重要作用。

由于铁电材料在外电场下的电极化行为,它们被用来制造电容器和电阻随温度变化的元件。

铁电陶瓷材料的能量密度较高,因此被广泛应用于能量储存和转换设备,例如电池、超级电容器和电动汽车。

此外,铁电材料的高压电介质特性也使其成为高压电缆领域的理想材料。

铁电材料的独特性质还使其在传感器领域具有重要意义。

铁电材料的极化状态对应着材料的机械应变,这使得它们在压力传感器、加速度计、压力开关和声波传感器等方面有着广泛应用。

人们利用铁电陶瓷的感应电荷效应,开发出了高灵敏度的传感器,用于检测压力、温度和振动等物理量。

综上所述,铁电材料以其独特的性质和广泛的应用潜力成为材料科学研究的热点。

从电子学到储能,再到传感器领域,铁电材料都有着重要的应用。

随着科技的不断发展,人们对铁电材料的研究也将不断深入,有望推动其在更多领域的应用。

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目录摘要 (1)Abstract (1)1 前言 (1)2 压电材料 (2)3 储能用铁电介质材料 (3)3.1 BaTiO3基陶瓷 (3)3.2 SrTiO3基陶瓷 (4)3.3 TiO2陶瓷 (4)3.4 PMN 基陶瓷以铌镁酸铅 (4)4 有机铁电薄膜材料 (4)5 铁电阻变材料 (5)6 多铁性材料 (5)7 铁电材料的应用 (5)7.1 铁电存储器(MFSFET) (6)7.2 铁电存储器的应用 (8)8 结语 (9)参考文献 (10)铁电材料及其在存储器领域的应用摘要:铁电材料的优秀电学性能孕育了它广阔的应用前景,其电子元件有着集成度高、能耗小、响应速度快等众多优点。

而且目前研究者将铁电材料同其它技术相结合,使新诞生的集成铁电材料性能更为优秀。

介绍了铁电材料的发展历史和当前的应用概况。

关键词:铁电材料;铁电性;存储器;应用Application of ferroelectric materials and in the area ofmemoryAbstract:Ferroelectric materials, one of the current research focuses with numbers of physical advantages such as high integration, low energy consumption and fast response, has broad application prospects in many aspects.Being combined with other physical technologies,the properties of ferroelectric materials can be significantly improved.Describes the historical development of ferroelectric materials and current applications.Keywords:ferroelectric materials;Iron electrical;memorizer ;development1前言铁电材料,是指具有铁电效应的一类材料,最早的铁电效应是在1920年由法国人Valasek在罗谢尔盐中发现的,这一发现揭开了研究铁电材料的序幕。

在1935 年Busch发现了磷酸二氢钾KH2PO4——简称KDP,其相对介电常数高达30,远远高于当时的其它材料。

1940年之后,以BaTiO3为代表的具有钙钛矿结构的铁电材料陆续被发现,这是铁电历史上里程碑式的时期。

直至20世纪80年代,随着铁电唯象理论和软膜理论的逐渐完善,铁电晶体物理内涵的研究趋于稳定。

20世纪80年代中期,薄膜制备技术的突破为制备高质量的铁电薄膜扫清了障碍,并且近年来随着对器件微型化、功能集成化、可靠性等要求的不断提高,传统的铁电块体由于尺寸限制已经不能满足微电子器件的要求。

铁电器件在向薄膜尺寸量级过渡的同时又与半导体工艺结合,研究者们迎来了集成铁电体的时代。

集成铁电体是凝聚态物理和固体电子学领域的热门课题之一。

铁电材料有着丰富的物理内涵,除了具备铁电性之外,还具有压电性、介电性、热释电性、光电效应、声光效应、光折变效应以及非线性光学效应等众多性能,可用于制备电容器件、压力传感器、铁电存储器、波导管、光学存储器等一系列电子元件,铁电材料因其广阔的应用前景而备受关注。

目前的铁电器件往往仅单独用到了铁电材料中的单一性能,如压电性或者热释电性。

将铁电材料中的性能综合在一起或者将铁电技术同半导体等其它技术结合在一起的集成铁电材料有着更为强大的功能。

铁电材料的研究进展主要包括:①提高现有材料的单一性能,如压电材料中准同型相界以及合适的晶格取向会大幅度提高压电系数。

②开发新型铁电材料,如存储能量的电介质和有机铁电材料。

③将铁电性同其他性能结合,包括可以实现磁电互控的具备多种初级铁性的多铁材料,以及可以通过铁电极化调控材料内部电阻的铁电阻变材料。

2 压电材料所有的铁电材料都同时具备铁电性和压电性。

铁电性是指在一定温度范围内材料会产生自发极化。

由于铁电体晶格中的正负电荷中心不重合,因此即使没有外加电场,也能产生电偶极矩,并且其自发极化可以在外电场作用下改变方向[1]。

当温度高于某一临界值时,其晶格结构发生改变,正负电荷中心重合,自发极化消失,这一温度临界值称为居里温度(Tc)。

压电性是实现机械能——电能相互转换的一种性质。

若在某一方向上给材料施加外力使材料发生形变,其内部会发生极化并在表面产生电荷,这就是压电效应; 相反,若给材料施加电场则材料会发生形变而产生机械力,这就是逆压电效应。

所有的铁电材料都具备上述 2 种特性,这是构建机电系统的材料基础之一。

随着器件微型化要求的逐步提高,传统的压电块体正逐步向压电薄膜过渡,特别是微机电系统(Micro Electromechanical System,MEMS) 的出现以及薄膜生长技术的完善,使压电薄膜成为主要的研究内容。

并非所有的压电材料都具备铁电性,如压电薄膜ZnO,AlN就不具备铁电性。

这两者有着近似的压电性能,都在[0001]方向上表现出压电性。

一般来说AlN 比ZnO有着更大的优势,首先AlN能够更好地和Si基的半导体技术兼容。

另外,AlN 的能隙高达6eV,有着更好的电绝缘性,而ZnO的能隙只有3eV,并且Zn 离子容易变价[2],因此制备绝缘性好的ZnO 非常困难。

良好的直流导电性会使材料在低频下的介电损耗变大,基于这类材料的传感器和驱动器在10KHz 以下工作时有很大的损耗。

表1列出了3种压电薄膜的主要性能参数[3-5]。

表1不同类型压电薄膜的压电性能、介电性能对比3 储能用铁电介质材料作为脉冲功率技术设备主体部分的高功率脉冲电源,为脉冲功率装置的负载提供电磁能量,主要由初级能源、能量储存系统、能量转换和释放系统组成。

目前,主要有机械能储能、电容器储能、电化学储能3种方式用于脉冲功率技术的能量储存。

相对于其它储能器件,电容器储能因为具有储能密度高、能量释放速度快、可靠性高、安全性高、价格低廉以及较易实现轻量化和小型化等优点,因此成为目前高功率脉冲电源中应用最广的储能器件之一[6-7]。

3.1 BaTiO3基陶瓷以BaTiO3陶瓷为代表的铁电体具有较高的介电常数,是制造铁电陶瓷电容器的基础材料,也是目前国内外应用最广泛的电子陶瓷材料之一。

在介电层厚度确定的情况下,材料的介电常数越高,电容器的比电容越大,越易于实现器件的小型化。

许多研究结果表明,掺杂可以改善BaTiO3陶瓷的介电性能从而更有利于储能电容器应用,可以掺杂的元素离子包括Nd3+,Ca2+,Sr2+,La3+,Sn4+,Zr4+,Mg2+,Co3+,Nb5+,Mn4+和稀土离子的掺杂[8]。

表2为常用的高介电稳定性BaTiO3铁电陶瓷系统材料的配方,添加物种类其测试的性能[9]。

表2高介电稳定性BaTiO3铁电陶瓷系统的配方及其性能3.2 SrTiO3基陶瓷SrTiO3基陶瓷具有高介电常数,低介电损耗和稳定的温度、频率和电压特性,是用于制备大容量陶瓷晶界层电容器的理想材料。

Yamaoka等研制出的系列陶瓷不仅具有优良的介电性能和显著的伏安非线性特性,而且具有吸收1000~3000 A/cm2这样较高电涌的能力,所以该材料兼有大容量电容器和压敏电阻器的功能。

SBBT陶瓷属于SrTiO3系,是在SrTiO3-m( Bi2O3·nTiO2)系(简称SBT)陶瓷的基础上加入BaTiO3等烧制而成的,具有介电常数大,介质损耗小,击穿场强高的特点[10]。

3.3 TiO2陶瓷TiO2陶瓷具有高的耐击穿强度(~350kV/cm)和较高介电常数(~110),从而具有可观的储能密度。

研究表明[11],纳米晶TiO2陶瓷比粗晶制备的TiO2陶瓷具有更高的耐击穿强度(最高可达2200 kV/cm)。

3.4 PMN 基陶瓷以铌镁酸铅Pb(Mg1/3Nb2/3)O3(简称PMN)为代表的铅基复合钙钛矿结构弛豫型铁电陶瓷,以其优良的介电、铁电性能,在多层陶瓷电容器(MLCC)和高压高介电常数电容器等诸多方面,正被各国学者所关注,具有十分广阔的应用前景。

PMN-PT[12],PMN-PT-BT[13]也都属于PMN基的电容器材料。

4 有机铁电薄膜材料有机铁电薄膜的制备方法包括溶胶—凝胶法、旋涂法(Spin-Coating)、分子束外延技术及Langmuir-Blod-get膜技术等。

与传统的无机材料相比,有机聚合物材料具有易弯曲、柔韧性好、易加工、成本低等优点而备受关注。

作为一种新型的铁电体,铁电高分子聚合物的研究主要以聚偏氟乙烯(Poly Vinylidene Fluoride,PVDF)及其共聚物为代表。

此外,具有铁电性的聚合物材料还有聚三氟乙烯、聚氨酯和奇数尼龙等[14-16]。

有机铁电材料具有良好的压电和电致伸缩效应、热电效应、光电效应、光学非线性效应和介电响应,广泛应用于传感器、探测器、换能器、非易失性存储器等电子器件中。

铁电存储器利用铁电材料产生的不同方向的剩余极化来存储信息,基于有机铁电聚合物薄膜的电容结构的铁电存储器在1995年被提出。

5 铁电阻变材料不同于铁电材料在极化翻转过程中产生的瞬态电流,铁电极化调制铁电材料内部电阻在2009年以前鲜有报道,尚未有成熟的理论。

传统意义上,当铁电材料的电阻值在绝缘体范围,铁电极化能够被翻转,同时伴随较大的瞬态极化电流,但是穿过铁电材料自身的稳态电流(比如漏电流)非常微弱,此时无需考虑铁电极化与铁电材料自身稳态电流的耦合关系。

当铁电材料的电阻值较小时,铁电极化难以翻转,即难以观测到铁电极化翻转与铁电材料自身稳态电流的耦合现象。

2000年前后Julian等人提出,如果铁电薄膜尺度在5nm以下,电子可以在小于铁电矫顽场的电场作用下隧穿铁电薄膜,样品的电阻值较小,铁电薄膜的极化翻转将影响电子隧穿势能和隧穿电流[17]。

6 多铁性材料多铁性材料指具2种以上初级铁性体特征的材料,此类性质包括铁电性、反铁电性、铁磁性以及反铁磁性等。

多铁性材料的研究是目前材料科学及凝聚态物理中的一个宽广的新领域,蕴含着丰富的材料科学与物理学研究课题,以及可预期的广阔应用前景。

铁电存储器(FeRAMs)读写速度快、集成度高,然而存在破坏性读取和疲劳等问题。

磁致电阻随机存储器(MRAMs)的读取虽是非破坏性的,但却有读取时间较慢并且磁写入所需功率较大等缺点。

多铁性材料的出现为FeRAMs 和MRAMs 各自优点(低功率的电写入操作和非破坏性的磁读取操作)的融合提供了契机。

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