铁电性与铁电畴是什么？

所谓铁电性通常是指铁电体的微观结构性质。存在电滞回线、电畴结构、自发极化以及相应的晶胞形变（自发应变）、居里点、居里-外斯定律等是一般*的铁电性可能表露出来的最重要的几种宏观性质。下面概括地介绍电介质的各种宏观铁电性质。

（一）铁电畴

通常，一个铁电体并不是在一个方向上单一地产生自发极化。

1.铁电畴：一个自然形成铁电单晶或铁电陶瓷晶粒中出现的许多微小区域；每个区域中晶胞的电矩取向相同；而相邻区域的电矩取向不同。这样的区域称为电畴。

2.畴壁：两畴之间的界壁称为畴壁。

晶体中的自发极化方向一般不相同，互相成90°或180°等角度。若两个电畴的自发极化方向互成90°，则其畴壁叫90°。畴壁。此外，还有180°畴壁等。

180°畴壁较薄，一般为5-20埃，90°畴壁较厚一般为50-100埃。为了使体系的能量*低，各电畴的极化方向通常“首尾相连”。

3.电畴结构与晶体结构的关系

BaTiOa的铁电相晶体结构有四方、斜方、菱形三种晶系，它们的自发极化方向分别沿[001]，[011]，[111]方向，除了90°。和180°畴壁外，在斜方晶系中还有60°和120°畴壁，在菱形晶系中还有71°，109°畴壁。

多晶体中每个小晶粒可包含多个电畴。由于晶体本身取向无规则，所以各电畴分布是混乱的，因而对外不显示极性。单晶体，各电畴间的取向成一定的角度，如90°，180°。

4.电畴的形成及其运动的微观机理

(1)电畴的形成

以BaTiO4为例。离子位移理论，认为自发极化主要是由晶体中某些离子偏离了平衡位置造成的。由于离子偏离了平衡位置，使得单位晶胞中出现了电矩。电矩之间的相互作用使偏离平衡位置的离子在新的位置上稳定下来，与此同时晶体结构发生了畸变。自发极化的产生由钛、氧离子间的强耦合作用引起。

设中间部位的钛离子因热运动的涨落在某一瞬间向氧离子O1有微小位移，则又使氧离子向钛离子靠拢，接着由于比较大的内电场力的传递，使自发极化首先沿Ti-O1离子线展开。

同时，由于电场力以及弹性力的传递，周围的O2离子也被向下挤。如此，自发极化向横向发展。横向发展是间接的，比较弱，因此以上形成的畴核及其发展如针状。最后的电畴图案总是电场力与弹性力平衡的结果，整个体系保持能量*低。

（2）电畴“转向”（电畴运动）

铁电畴在外电场作用下，总是要趋向于与外电场方向一致。这形象地称作电畴“转向”。

①电畴运动的实现方式

是通过在外电场作用下新畴的出现、发展以及畴壁的移动来实现的。

②180°畴的“转向”

在电场作用下，180°畴的“转向”是通过许多尖劈形新畴的出现、发展而实现的。尖劈形新畴迅速沿前端向前发展。

③90°畴的“转向”

虽然也产生针状电畴，但主要是通过90°畴壁的侧向移动来实现的。实验证明，这种侧向移动所需要的能量比产生针状新畴所需要的能量还要低。

④180°畴与90°电畴的转向的比较：

一般在外电场作用下（人工极化），180°畴：转向比较充分，同时由于“转向”时结构畸变小，内应力小，因而这种转向比较稳定。

90°畴：转向是不充分（例如BaTiO3陶瓷，90°畴只有13%转向），转向时引起较大内应力，所以这种转向不稳定。当外加电场撤去后，则有小部分电畴偏离极化方向，恢复原位，大部分电畴则停留在新转向的极化方向上，这叫剩余极化。