Antiferroelektrizität

Feld: Grundlagen der Elektrotechnik

China

Dies ist eine physikalische Eigenschaft, die mit antiferroelektrischen Materialien verbunden ist. Tatsächlich sind dies Materialien, deren Ionen sich ohne äußeres Feld polarisieren können (spontane Polarisation). Infolgedessen sind Dipole geordnet oder angeordnet mit abwechselnder Ausrichtung. Das bedeutet, dass benachbarte Linien in entgegengesetzter Richtung liegen. Elektrisches Feld verursacht eine Phasenumwandlung in diesen Materialien. Diese Phasenumwandlung führt zu großen Musterdehnungen und Energieänderungen. Antiferroelektrizität ist eng mit Ferroelektrizität verbunden. Sie stehen im Gegensatz zueinander. Daher müssen wir wissen, dass Ferroelektrizität ebenfalls eine physikalische Eigenschaft ist, die sich schnell polarisiert. Durch Ändern der Richtung des angewendeten Feldes können wir die Richtung der Polarisation umkehren. Der Unterschied liegt also in der Ausrichtung der Dipole nach der Polarisation. Die ersteren werden antiparallel ausgerichtet, während die letzteren in dieselbe Richtung ausgerichtet sind. Die Antiferroelektrizität ist stabiler als die Ferroelektrizität in einem einfach kubischen Muster.

Die gesamte makroskopische spontane Polarisation in antiferroelektrischen Materialien beträgt Null. Der Grund dafür ist, dass die nächsten Dipoles sich gegenseitig aufheben. Diese Eigenschaft kann je nach verschiedenen Parametern auftreten oder verschwinden. Die Parameter sind äußeres Feld, Druck, Wachstumsverfahren, Temperatur usw. Die antiferroelektrische Eigenschaft ist nicht piezoelektrisch. Das bedeutet, es gibt keine Veränderung des mechanischen Verhaltens des Materials durch Anwendung eines äußeren Feldes. Diese Materialien haben in der Regel einen hohen Dielektrizitätskonstanten. Die Dipolausrichtung dieses Materials ähnelt dem Schachbrettmuster, das unten dargestellt ist.

Beispiele für antiferroelektrische Materialien sind wie folgt:

PbZrO3 (Zirkonatblei)
NH4H2PO4 (ADP: Ammoniumdihydrogenphosphat)
NaNbO3(Natriumnioibat)

Antiferroelektrizität und Temperatur

Die antiferroelektrische Eigenschaft verschwindet über einer bestimmten Temperatur. Dies können wir als Antiferroelektrische Curie-Temperatur bezeichnen. Die Materialien und ihre Curie-Temperaturen sind in Tabelle 1 dargestellt. Die Dielektrizitätskonstante (relative Permittivität) unter und über diesem Curie-Punkt wurde untersucht. Dies wurde sowohl für den ersten als auch für den zweiten Ordnungsübergang durchgeführt. Beim zweiten Ordnungsübergang ist die Dielektrizitätskonstante über den gesamten Curie-Punkt hinweg stetig. In beiden Fällen darf die Dielektrizitätskonstante nicht sehr hoch sein.

Doppelte Hysterese-Schleife

Die Hysterese-Schleife eines perfekten antiferroelektrischen Materials kann wie in Abbildung 2 unten dargestellt gezeichnet werden. Die Umkehrung der spontanen Polarisation dieser Materialien ergibt eine doppelte Hysterese-Schleife. Das angewendete externe Feld ist ein Niederfrequenz-Wechselstromfeld.