5.3  样品的介电常数和介质损耗 19

5.4  样品的电滞回线 20

5.5  样品的磁电容 22

结  论 24

致  谢 25

参 考 文 献 26

引言

多铁性材料是指同时具有两种或两种以上铁的基本性能，如铁磁性（或者反铁磁性）、铁电性（或者反铁电性）和铁弹性的材料[1]。这种材料不仅具有母相成分的特性，且通过铁电磁耦合作用会产生一些新的复合效应，如磁电效应和磁介效应等等。这些全新的复合特性使得其在高密度信息储存、多态记忆元件、自旋电子器件、压电压磁传感器和电容－电感一体化设备等领域都有巨大的应用潜力。因而，材料或器件是否具有多铁性及其优劣也成为衡量产品性能的重要因素。论文网

1  材料呈现多铁性的原因

现如今，研究最多的多铁性材料是同时具有铁电性和铁磁性的多铁性材料，也称为铁电磁材料，下文所要讨论的就是这种多铁性材料。

1.1  材料的铁电性

在讨论材料的多铁性以前，我们首先阐述一下材料的铁电性与铁磁性。

首先是材料的铁电性。

铁电现象最早被发现是在1921年，人们在研究罗息盐晶体（酒石酸钾钠，NaKC4H4O6•4H20）时，发现其中存在着自发极化，并且，这种自发极化具有两个或者多个可能的取向，并可随着电场发生改变[2]。其极化强度随着外加电场的变化如图1.1所示，这种形状的曲线称为电滞回线，具有这种性质的晶体就称为铁电体。

图1.1  电滞回线

由图1.1可见，构成电滞回线的几个重要参量：饱和极化强度Ps、剩余极化强度Pr和矫顽电场Ec。在同一外电场作用下，极化强度可以有双值，表现为电场E的双值函数，这正是铁电体的重要物理特性。当把罗息盐加热到24℃以上，则电滞回线便消失，此温度成为居里温度Tc或者居里点Tc。因此，铁电性的存在是有一定条件的，包括外加的压力变化[3]。

普遍认为，只有极化晶体中才存在铁电性。极化晶体并不是高度对称的，它只有一个对称轴，没有对称中心，也没有与对称轴垂直的对称面。因此，沿对称轴原子分布不同，一定温度下这些原子处于平衡位置，使得晶体的自由能最小。但是这时晶体的正负电荷中心并不重合，所以才表现出自发极化。文献综述

自发极化后，晶体的正、负端分别存在一层正、负束缚电荷，束缚电荷产生电退极化场，方向与极化方向相反，使得静电能提高。自发极化产生的应变还会使应变能提高，晶体趋向于分成多个小区域，区域内的电偶极子方向相同，各区域间不同，这些小区域便称为电畴。电畴之间的边界成为畴壁，如图1.2所示。

图1.2 晶体电畴结构示意图

在电场较弱时，极化线性地依赖于电场，如图1.1中的OA段，这时，占主导地位的是可逆畴壁的移动。AB段，外加电场强度增大，畴壁运动不可逆，极化随电场的增加比OA段更快。电场达到与B点对应的强度时，电畴中的极化方向与电场平行，极化趋于饱和。BC段，电场进一步增强，感应极化增加，极化强度仍有所增大。CBD段，电场强度减小，极化强度随之减小。OD段，电场强度减小到零，但是一些电畴中的极化方向仍保留为原电场的方向，晶体表现为存在一个剩余极化强度。线段CB延长与极化轴相交于E，则OE等于自发极化Ps。