Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - H. 44. 29 november 1955 - Ferroelektriska material, av Elmar Umblia
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
15 november 1955
985
Ferroelektriska material
Mag. chem. Elmar Umblia, Stockholm
Vissa dielektriska material uppför sig i
elektriska fält på ungefär samma sätt som
ferromag-netiska material i magnetiska fält varför de
kallas för ferroelektriska material
(ferrodielek-triska material, ferroelektrika, "High-K
materials", "HDK-Werkstoffe"). Man brukar även
beteckna dem som seignette-elektriska material
beroende på att ferroelektriska fenomen först
observerades hos seignettesalt. Ferroelektriska
material förekommer såväl i monokristallin som
i polykristallin form. De sistnämnda, tillverkade
på keramisk väg, kallas ferroelektrisk keramik.
Bland ferroelektriska materials karakteristiska
egenskaper må främst uppmärksammas en
elektrisk curiepunkt (eventuellt flera) eller rättare
sagt ett curieintervall, inom vilket de vid
fallande temperatur övergår från paraelektriskt
tillstånd till ferroelektriskt. I samband med detta
sker en gitterdeformation så att materialen
byter kristallform. Samtidigt ändrar sig också bl.a.
deras specifika värme,
längdutvidgningskoeffi-cient och brytningsindex. Denna
omvandlingsprocess är reversibel.
I ferroelektriskt tillstånd uppkommer
permanenta dipoler och uppträder spontan polarisation
av dessa, som gör att i varje kristall bildas ett
stort antal elementarområden med likriktade
dipolmoment. Ehuru de är spontant polariserade
till mättning kan icke något yttre elektriskt
moment skönjas, ty de är orienterade i olika
riktningar.
Om emellertid ett sådant material utsätts för
ett yttre elektriskt fält, inträder utom den
normala elektronpolarisationen samt
atompolarisationen även dipolpolarisation genom att
elemen-tarområdena omorienteras i fältriktningen.
Polarisationsmekanismen i fråga ger upphov till
mycket stora dielta.l ke (dielektricitetstal, relativ
dielektricitetskonstant) .
Polarisationsprocesserna i ferroelektriska och
ferromagnetiska material är rätt lika i typ.
Polarisationen i de förra ändrar sig nämligen
också olinjärt med det pålagda yttre elektriska
fältets styrka, orsakande dielektrisk hysteres.
Polarisationsförloppets karakteristiska parametrar,
såsom dieltal, mättningsvärde, kvarstående
polarisation, koercitivkraft och hysteresförluster
framgår av hystereskurvan (fig. 1).
Polarisationsändringarna orsakar dimensionsändringar i
537.226
621.315.612.4
det att det ferroelektriska materialet utvidgar
sig parallellt med och krymper vinkelrätt mot
det påtryckta elektrofältets riktning. Detta ger
upphov till elektromekanisk (piezoelektrisk)
aktivitet.
Kända ferroelektrika indelas i seignettesalt,
primära fosfater och arsenater av alkalimetaller
samt ammonium och titanater, niobater och
tan-talater m.m. (tabell 1), innehållande en speciell
konfiguration av Me06-oktaedrar i gittret (Me
avser Ti, Nb, Ta m.m.). Bland de sistnämnda är
material med perovskitgitter (fig. 2) av största
betydelse, i synnerhet BaTi03 och dess fasta
lösningar med andra lämpliga ämnen. Dessutom
finns också antiferroelektrika, t.ex. blyzirkonat,
i vilka granncellernas elektriska moment är
anti-parallella.
Den ferroelektriska aktivitetens uppkomst
Ferroelektrisk aktivitet är ett i ännu högre grad
strukturberoende fenomen än ferromagnetism,
Fig. 1. Ett ferro elektriskt materials hystereskurva; Ps
spontan polarisation, Pr kvarstående polarisation, Ec
koercitivkraft.
Fig. 2. Bariumtitanat med idealiskt perovskitgitter; t.v.
gitter parti kring en Tii+-jon (svart cirkel), t.h. Ti06-oktaedrar
kring en Bat+-jon (skuggad cirkel). Vita cirklar är Oi~-joner.
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
