Antiferroelektrisuus

Kenttä: Perus sähkötiede

China

Tämä on fysikaalinen ominaisuus, joka liittyy antiferrielektrisiin materiaaleihin. Nämä ovat materiaaleja, joilla on ionit, jotka voivat polarisoitua ilman ulkoista kenttää (spontaaninen polarisaatio). Tämän seurauksena dipolit järjestäytyvät vaihtoehtoisesti. Toisin sanoen vierekkäiset dipolit ovat vastakkaissuuntaiset. Sähkökenttä aiheuttaa vaiheensijonnan näissä materiaaleissa. Tämä vaiheensijonta aiheuttaa suuren muodonmuutoksen ja energian muutoksen. Antiferrielektriisyys on tiiviisti yhteydessä ferrielektriisyyteen. Ne ovat toistensa vastakohtia. Ferrielektriisyys on myös fysikaalinen ominaisuus, joka polarisoituu nopeasti. Muuttamalla sovellettavan kentän suuntaa voimme kääntää polarisaation suunnan. Jäljelle jäävä ero on dipolien suunta polarisaation jälkeen. Ensimmäisessä tapauksessa ne järjestäytyvät vastakkaissuuntaisesti ja toisessa samansuuntaisesti. Antiferrielektrinen ominaisuus on vakaa kuin ferrielektrinen ominaisuus kuutiomaisessa kuvioissa.

Koko makroskooppinen spontaani polarisaatio antiferrielektrisessä materiaalissa on nolla. Syy tähän on, että lähimpänä olevat dipolit kumoavat toisensa. Tämä ominaisuus voi ilmaantua tai kadota eri parametrien mukaan. Parametreiksi ovat ulkoinen kenttä, paine, kasvutapa, lämpötila jne. Antiferrielektrinen ominaisuus ei ole piezoelektrinen. Tämä tarkoittaa, että materiaalin mekaaninen luonne ei muutu ulkoisen kentän soveltamisen myötä. Näillä materiaaleilla on yleensä korkea dielektrinen vakio. Materiaalin dipolin suunta on samankaltainen kuin shakinlautakuvio, joka on näytetty alla.

Esimerkkejä antiferrielektrisistä materiaaleista ovat seuraavat

PbZrO3 (Lyijypiirolaat)
NH4H2PO4 (ADP: Ammoniumdihydrogenfosfaatti)
NaNbO3(Natriumniobiaatti)

Antiferrielektriisyys ja lämpötila

Antiferrielektrinen ominaisuus katoaa yli tietyn lämpötilan. Tätä voidaan kutsua antiferrielektriseksi Curie-pisteksi. Materiaalien ja niiden Curie-pisteet on esitetty taulukossa 1. Dielektrinen vakio (suhteellinen permittiivisyys) vähemmän ja enemmän kuin tämä Curie-piste on tutkittu. Tämä on tehty sekä ensimmäiselle että toiselle kertaluvun vaiheensijonnalle. Toisessa kertaluvun vaiheensijonnassa dielektrinen vakio on jatkuva koko Curie-pisteen yli. Kummassakin tapauksessa dielektrinen vakio ei saa olla liian korkea.

Kaksinkertainen hystereesi silmukka

Täydellisen antiferrielektrisen materiaalin hystereesisilmukan voi piirtää kuvan 2 mukaisesti. Nämä materiaalien spontaanisen polarisaation kääntyminen tuottaa kaksinkertaisen hystereesisilmukan. Sovellettu ulkoinen kenttä on matalataajuinen AC-kenttä.