铁电材料的研究进展

铁电材料的研究进展一、本文概述铁电材料作为一种具有独特铁电效应的功能性材料，在电子、通信、航空航天、新能源等领域具有广泛的应用前景。随着科学技术的不断发展，铁电材料的研究取得了显著的进展，其在提高器件性能、推动相关产业发展等方面发挥了重要作用。本文旨在全面综述铁电材料的研究进展，探讨其应用前景及发展趋势，为相关领域的研究人员和技术人员提供参考。本文将首先介绍铁电材料的基本概念和特性，阐述铁电效应的物理原理。在此基础上，重点回顾和梳理近年来铁电材料在制备工艺、性能优化、器件应用等方面的研究成果和进展。本文还将分析当前铁电材料研究中面临的挑战和问题，探讨未来的研究方向和发展趋势。通过本文的综述，读者可以全面了解铁电材料的最新研究进展和应用现状，为相关领域的研究和技术创新提供有益的启示和借鉴。二、铁电材料的基本理论铁电材料是一类具有自发极化且极化方向可以随外电场改变而变化的特殊介电材料。铁电性的基本理论主要围绕材料的晶体结构、电子态和相变行为等方面展开。从晶体结构的角度看，铁电材料通常具有复杂的晶体结构，如钙钛矿结构、钨青铜结构等。这些特定的晶体结构使得铁电材料中的正负电荷中心不重合，形成了自发极化。自发极化的方向可以在外部电场的作用下发生翻转，这是铁电材料最基本的性质。铁电材料的电子态对其铁电性也有着重要影响。在铁电材料中，电子的行为往往与晶格振动（声子）密切相关，电子与声子的相互作用会导致电子态的改变，从而影响材料的极化性质。铁电材料中的缺陷和杂质也会对电子态产生影响，进而影响其铁电性能。铁电材料的相变行为也是其基本理论的重要组成部分。随着温度、压力或电场等外部条件的变化，铁电材料可能会经历从顺电相到铁电相的转变，或者从一种铁电相到另一种铁电相的转变。这些相变过程中，材料的极化性质、介电常数、热学性质等都会发生显著变化，这是铁电材料研究和应用中的重要课题。铁电材料的基本理论涵盖了晶体结构、电子态和相变行为等多个方面，这些理论为我们理解铁电材料的性质和应用提供了基础。随着科学技术的不断发展，我们对铁电材料基本理论的认识也将不断深化和完善。三、铁电材料的制备技术铁电材料的制备技术对其性能和应用具有决定性的影响。近年来，随着纳米技术和薄膜技术的快速发展，铁电材料的制备方法也在不断革新。溶液法是制备铁电材料的一种常用方法。通过溶液中的化学反应，可以精确控制材料的组成和微观结构，从而优化其铁电性能。溶液法包括溶胶-凝胶法、共沉淀法等，它们可以实现材料的纳米级制备，提高材料的均匀性和稳定性。物理气相沉积（PVD）和化学气相沉积（CVD）是制备铁电薄膜的常用技术。这些方法可以在低温下制备高质量的薄膜，并且可以通过精确控制沉积参数来调控薄膜的微观结构和性能。PVD和CVD制备的薄膜具有良好的附着力和均匀的厚度，适用于大规模集成电路和微型器件的制备。脉冲激光沉积（PLD）是另一种制备铁电薄膜的有效方法。它通过高能量脉冲激光照射靶材，使靶材物质以等离子体的形式沉积在基底上。这种方法可以制备出高质量的外延薄膜，并且可以实现多层结构和超晶格结构的制备，为铁电材料在多功能器件中的应用提供了可能。水热法和热解法也是近年来备受关注的铁电材料制备方法。这些方法可以在较低的温度和压力下进行，有利于降低能耗和减少环境污染。它们可以制备出具有特殊形貌和性能的铁电材料，如纳米线、纳米棒等，为铁电材料在纳米尺度下的应用提供了新的途径。铁电材料的制备技术正朝着纳米化、薄膜化和多功能化的方向发展。随着制备技术的不断创新和优化，铁电材料在电子器件、传感器、能量存储等领域的应用前景将更加广阔。四、铁电材料的性能优化铁电材料的性能优化一直是研究的热点和难点，对于提高铁电材料的应用价值和推动相关产业的发展具有重要意义。近年来，随着科学技术的不断进步，铁电材料的性能优化取得了显著的进展。在成分调控方面，研究者们通过调整铁电材料的组分和比例，成功实现了对其性能的优化。例如，某些研究者发现，通过引入适量的稀土元素，可以显著提高铁电材料的介电常数和压电性能。研究者们还通过探索新型铁电材料，如铋层状结构材料、钙钛矿结构材料等，进一步丰富了铁电材料的种类和性能。在微结构设计方面，纳米化、复合化等技术的应用为铁电材料的性能优化提供了新的途径。通过将铁电材料制备成纳米尺度，可以显著提高其压电性能和热稳定性。同时，通过与其他材料复合，可以进一步优化铁电材料的性能，如提高介电常数、降低介电损耗等。在制备工艺方面，随着科技的发展，新型制备技术的不断涌现为铁电材料的性能优化提供了更多的可能性。例如，溶胶-凝胶法、水热法、磁控溅射法等新型制备技术，可以实现铁电材料的高性能、低成本制备。这些技术的应用，不仅提高了铁电材料的性能，还推动了铁电材料的大规模生产和应用。在性能优化方面，研究者们还通过理论计算和模拟等方法，深入探讨了铁电材料的性能优化机制。这些研究不仅为铁电材料的性能优化提供了理论指导，还为新型铁电材料的研发提供了思路和方法。铁电材料的性能优化是一个涉及多个方面的复杂问题。通过成分调控、微结构设计、制备工艺以及理论计算等多种手段的综合应用，研究者们不断推动铁电材料的性能优化。未来，随着科学技术的不断进步和创新，相信铁电材料的性能将得到进一步的提升和完善，为相关产业的发展和社会的进步做出更大的贡献。五、铁电材料的应用研究铁电材料作为一种具有独特物理性质的材料，在多个领域的应用研究正日益显现出其重要性和潜力。近年来，随着科学技术的快速发展，铁电材料的应用研究取得了显著的进展。在能源领域，铁电材料被广泛应用于太阳能电池、储能器件以及电力电子系统中。铁电材料在太阳能电池中的应用，能够显著提高电池的光电转换效率，从而实现更高效的能源利用。同时，铁电材料在储能器件中的应用，可以提供高能量密度和快速充放电的特性，对于解决能源存储问题具有重要意义。铁电材料在电力电子系统中的应用，可以有效提高电力系统的稳定性和效率。在信息科技领域，铁电材料被广泛应用于存储器、传感器以及微波器件中。铁电存储器具有非易失性、高速度、低功耗等优点，被视为下一代存储器的重要候选者。铁电传感器则具有高灵敏度、快速响应等特点，在环境监测、生物医学等领域具有广泛的应用前景。铁电材料在微波器件中的应用，可以实现高性能的微波调控和信号处理。在生物医学领域，铁电材料也被用于生物传感器、药物输送以及生物成像等方面。铁电生物传感器可以实现对生物分子的高灵敏检测，为疾病诊断和治疗提供有力支持。铁电材料在药物输送方面的应用，可以实现药物的精准释放和控释，提高药物治疗效果。铁电材料在生物成像领域的应用，可以提供高对比度和高分辨率的图像，为生物医学研究提供有力支持。铁电材料的应用研究正不断拓展和深化，其在能源、信息科技、生物医学等领域的应用前景广阔。未来，随着科学技术的不断发展，铁电材料的应用研究将会取得更多的突破和进展，为人类社会的发展和进步做出更大的贡献。六、铁电材料的发展趋势和前景随着科技的不断进步和应用需求的日益增加，铁电材料作为一类具有独特物理性质的材料，其发展前景十分广阔。未来，铁电材料的研究和发展将主要围绕以下几个方面展开。提高铁电性能是铁电材料发展的重要方向。研究者们将致力于探索新的材料体系，通过改进制备工艺、优化材料结构等手段，进一步提高铁电材料的介电常数、居里温度等关键性能参数，以满足高性能电子器件和传感器等应用领域的需求。铁电材料的多功能化也是未来的发展趋势之一。通过将铁电材料与其他功能材料（如磁性材料、压电材料等）进行复合，可以开发出具有多种功能的新型复合材料，实现材料性能的互补和优化。这种多功能铁电材料将在信息存储、能量转换和传感器等领域发挥重要作用。铁电材料的微型化和集成化也是未来的重要发展方向。随着纳米技术的快速发展，制备纳米尺度的铁电材料并实现其在微纳器件中的集成应用，将有助于提高器件的性能和可靠性，推动铁电材料在微纳电子领域的应用拓展。铁电材料在环境友好和可持续发展方面也具有巨大的潜力。研究者们将关注铁电材料的绿色制备工艺和循环利用技术，以降低能耗和减少环境污染。通过探索铁电材料在新能源、节能环保等领域的应用，推动铁电材料的可持续发展。铁电材料在性能提升、多功能化、微型化和集成化以及环境友好和可持续发展等方面具有广阔的发展前景。随着科学技术的不断进步和应用领域的不断拓展，铁电材料将在未来科技发展中发挥更加重要的作用。七、结论铁电材料作为一种具有独特物理性质的功能性材料，在过去的几十年中一直是材料科学领域的研究热点。随着科学技术的不断进步，铁电材料在理论研究、制备工艺和应用探索等方面都取得了显著的进展。在理论研究方面，科研人员通过深入探索铁电材料的微观结构和物理机制，揭示了其铁电性起源和调控机制，为铁电材料的设计和优化提供了重要的理论支持。同时，随着计算机模拟技术的发展，越来越多的研究者开始利用数值模拟来预测和解释铁电材料的性能，这为铁电材料的研究开辟了新的途径。在制备工艺方面，科研人员通过不断改进和优化制备技术，成功制备出了一系列性能优异的铁电材料。这些新材料不仅具有更高的铁电性能，而且还在耐温性、抗疲劳性等方面表现出了更好的稳定性。随着纳米技术的发展，铁电材料的纳米制备和改性也成为了研究的热点，这为铁电材料的应用提供了更多的可能性。在应用探索方面，铁电材料已经广泛应用于电子、通信、能源等领域。例如，在电子领域，铁电材料可用于制造非易失性存储器、微波调谐器等器件；在通信领域，铁电材料可用于制造滤波器、振荡器等设备；在能源领域，铁电材料可用于提高太阳能电池的效率、开发新型储能器件等。这些应用不仅展示了铁电材料的广阔应用前景，也为铁电材料的研究提供了强大的动力。铁电材料作为一种重要的功能性材料，在理论研究、制备工艺和应用探索等方面都取得了显著的进展。随着科学技术的不断发展，相信铁电材料在未来将会展现出更加广阔的应用前景和更为优异的性能表现。我们期待更多的科研工作者能够加入到铁电材料的研究中来，共同推动这一领域的繁荣发展。参考资料：低维铁电材料，因其独特的物理性质和广泛的应用前景，近年来已成为材料科学领域的研究热点。铁电材料在电场作用下具有自发极化现象，具有较高的压电常数和热释电系数，广泛应用于传感器、换能器、存储器等器件。随着科技的不断发展，对材料性能的要求也越来越高，因此研究和开发新型的低维铁电材料具有重要意义。低维铁电材料主要包括纳米颗粒、纳米管、纳米薄膜等。这些材料由于尺寸效应，具有不同于常规块体材料的物理性质，如更大的比表面积、更强的量子效应等。同时，低维铁电材料在制备、性能调控、器件集成等方面也具有更大的灵活性。近年来，科研人员在低维铁电材料的制备、性能调控和器件应用等方面取得了重要进展。在制备方面，化学气相沉积、物理气相沉积、溶胶凝胶法等制备技术日益成熟，为低维铁电材料的可控制备提供了有力保障。在性能调控方面，通过掺杂、合金化、热处理等方法可以实现对低维铁电材料性能的精细调控。在器件应用方面，基于低维铁电材料的传感器、换能器、存储器等器件已逐渐进入实用阶段。低维铁电材料在科研和实际应用中都表现出极大的潜力和广阔的前景。尽管我们已经在这些材料的制备和性能调控上取得了一定的成果，但对于其基础理论研究和应用探索，我们仍需进行更深入的研究。未来，随着科技的不断进步和新技术的涌现，我们期待低维铁电材料能在更多领域发挥其独特的优势，为社会的发展和科技的进步做出更大的贡献。铁电材料是指具有铁电效应的一类材料，它是热释电材料的一个分支。铁电材料及其应用研究已成为凝聚态物理、固体电子学领域最热门的研究课题之一。晶体，其原因在于他们具有相当优异的性能。许多电光晶体、压电材料就是铁电晶体。铁电晶体无论在技术上或理论上都具有重要的意义。压电材料：物质受机械应力作用时能产生电压，或受电压作用时能产生机械应力的性质。例如：窃听器、Fabry-Perot干涉仪的推进器（陶瓷）等。电光晶体：折射率在外电场作用下发生改变的材料。例如：Q开关等。铁电材料，是热释电材料中的一类。其特点是不仅具有自发极化，而且在一定温度范围内，自发极化偶极矩能随外施电场的方向而改变。它的极化强度P与外施电场强度E的关系曲线如图1所示，与铁磁材料的磁通密度与磁场强度的关系曲线（B-H曲线）极为相似。极化强度P滞后于电场强度E,称为电滞曲线。电滞曲线是铁电材料的特征。即当铁电晶体二端加上电场E后，极化强度P随E增加沿OAB曲线上升，至B点后P随E的变化呈线性(BC线段)。E下降，P不沿原曲线下降，而是沿CBD曲线下降。当E为零时,极化强度P不等于零而为Pr，称为剩余极化强度。只有加上反电场EC时P方等于零，EC称为铁电材料的矫顽电场强度。CBDFGHIC构成整个电滞曲线。铁电晶体是由许多小区域(电畴)所组成，每个电畴内的极化方向一致，而相邻电畴的极化方向则不同。从宏观来看，整个晶体是非极化的，呈中性。在外电场作用下，极化沿电场方向的电畴扩大。当所有电畴都沿外电场方向，整个晶体成为单畴晶体，即到达图上饱和点B，当外电场继续增加,此时晶体只有电子和离子极化，与普通电介质一样，P与E成直线关系（BC段），延长BC直线交P轴于T，相应的极化强度Ps即为该晶体的自发极化强度。在某一温度以上，铁电材料的自发极化即消失，此温度称为居里点。它是由低温的铁电相改变为高温的非铁电相的温度。典型铁电材料有：钛酸钡（BaTiO3）、磷酸二氢钾(KH2PO4)等。过去对铁电材料的应用主要是利用它们的压电性、热释电性、电光性能以及高介电常数。由于新铁电材料薄膜工艺的发展，铁电材料在信息存储、图像显示和全息照相中的编页器、铁电光阀阵列作全息照相的存储等已开始应用。早在远古时期，人们就知道某些物质具有与温度有关的自发电偶极距，因为它们被加热时具有吸引其它轻小物体的能力。1824年Brewster观察到许多矿石具有热释电性。1880年约·居里和皮·居里发现当对样品施加应力时出现电极化的现象。早期发现的热释电体没有一个是铁电体。在未经处理的铁电单晶中，电畴的极化方向是杂乱的，晶体的净极化为零，热释电响应和压电响应也十分微小，这就是铁电体很晚才被发现的主要原因。最早的铁电效应是在1920年由法国人Valasek在罗谢尔盐中发现的，这一发现揭开了研究铁电材料的序幕。在1935年Busch发现了磷酸二氢钾KH2PO4———简称KDP，其相对介电常数高达30，远远高于当时的其它材料。1940年之后，以BaTiO3为代表的具有钙钛矿结构的铁电材料陆续被发现，这是铁电历史上里程碑式的时期。直至20世纪80年代，随着铁电唯象理论和软膜理论的逐渐完善，铁电晶体物理内涵的研究趋于稳定。20世纪80年代中期，薄膜制备技术的突破为制备高质量的铁电薄膜扫清了障碍，并且近年来随着对器件微型化、功能集成化、可靠性等要求的不断提高，传统的铁电块体由于尺寸限制已经不能满足微电子器件的要求。铁电器件在向薄膜尺寸量级过渡的同时又与半导体工艺结合，研究者们迎来了集成铁电体的时代。所有的铁电材料都同时具备铁电性和压电性。铁电性是指在一定温度范围内材料会产生自发极化。由于铁电体晶格中的正负电荷中心不重合，因此即使没有外加电场，也能产生电偶极矩，并且其自发极化可以在外电场作用下改变方向。当温度高于某一临界值时，其晶格结构发生改变，正负电荷中心重合，自发极化消失，这一温度临界值称为居里温度(Tc)。压电性是实现机械能－电能相互转换的一种性质。若在某一方向上给材料施加外力使材料发生形变，其内部会发生极化并在表面产生电荷，这就是压电效应；相反，若给材料施加电场则材料会发生形变而产生机械力，这就是逆压电效应。所有的铁电材料都具备上述2种特性，这是构建机电系统的材料基础之一。其最基本的特性为在某些温度范围会具有自发极化，而且极化强度可以随外电场反向而反向，从而出现电滞回线。铁晶体管是电介质中一类特别重要的介晶体管。电介质的特性是：他们以感应而非以传导的方式传播电的作用与影响。按照这个意义来说，不能简单的认为电介质就是绝缘体。在电介质中起主要作用的是束缚着的电荷，在电的作用下，他们以正、负电荷重心不重合的电极化方式传递和记录电的影响。而铁晶体管是——即使没有外加电场，也可以显现出电偶极距的特性。因其每单位晶胞带有电偶极矩，且其极化率与温度有关。极化强度P和外电场E间的关系构成电滞回线。一般而言，晶体的压电性质与自发极化性质都是由晶体的对称性决定的，可是对于铁晶体管，外电场能使自发极化反向的特征却不能由晶体的结构来预测，只能透过电滞回线的测定（或介电系数的测定）来判断。电滞回线表示铁晶体管中存在domain。铁晶体管通常是由许多称为domain的区域所组成，而在每一个domain里面有相同的极化方向，而与邻近的domain其极化方向不同。如果是多晶体，由于晶粒本身的取向是任意的，不同domain中极化强度的相对取向可以是没有规律的。但若是单晶体，不同domain中极化强度取向之间存在着简单的关系。为明确起见，这里只考虑单晶体的电滞回线，并且设极化强度的取向只有两种可能，亦即沿某轴的正向或负向。假设在没有外电场的存在下，晶体的总电矩为零，及晶体的两类domain中极化强度方向互为相反平行。当外电场施加于晶体时，极化强度沿电场方向的domain变大，而与其反平行方向的domain则变小。极化强度P随外电场E增大而增大，如图中OA段曲线所示。电场强度的继续增大，最后使晶体只具有单个的domain，晶体的极化强度达到饱和，这相当于图中C附近的部分，将这线性部分推延至外场为零的情形，在纵轴P上所得的截距称为饱和极化强度（即E点）。实际上，这也是每个domain原来已经存在的极化强度。因此饱和极化强度是对每个domain而言的。如电场自图中C处开始降低，晶体的极大P值亦随之减小，但在零电场时，仍存在剩余极化强度（即D点）。必须注意，剩余极化强度是对整个晶体而言的。当点场反向达到矫顽电场强度时（即F点），剩余极化全部消失，反向电场的值继续增大时，极化强度反向。如果矫顽电场强度大于晶体的击穿场强，那么在极化反向之前晶体已被电击穿，便不能说该晶体具有铁电性。当温度高于某一临界温度时，晶体的铁电性消失，并且晶格亦发生转变，这一温度是铁电体的居里点。由于铁电性的出现或消失，总伴随着晶格结构的改变，所以这是个相变过程。当晶体从非铁电相（称顺电相）向铁电相过渡时，晶体的许多物理性质皆呈反常现象。对于一阶相变常伴随有潜热的发生，对于二阶相变则出现比热的突变。铁电相中自发极化强度是和晶体的自发电致形变相关，所以铁电相的晶格结构的对称性要比非铁电相（顺电相）的低。如果晶体具有两个或多个铁电相时，表征顺电相与铁电相之间的一个相变温度，统称为过渡温度或转变温度。（在此附近时，介电系数常有迅速陡降的现象）。由于极化的非线性，铁电体的介电系数不是常数，而是依赖于外加电场的，一边，以电滞回线中OA曲线在原点的斜率来代表介电系数，即在测量介电系数ε时，所加的外电场很小。铁电体在过渡温度附近，介电系数ε具有很大的值，数量级达到～，当温度高于居里点时，介电系数随温度变化的关系遵守居里-外斯定律：式中称为特性温度，他一般略低于居里点，C称为居里常数，而代表电子极化对介电系数的贡献，在过渡温度时，可以忽略。发现具有铁电性的晶体很多，但概括起来可以分为两大类：a.一类以磷酸二氢钾KH2PO4--简称KDP--为代表，具有氢键，他们从顺电相过渡到铁电相是无序到有序的相变。以KDP为代表的氢键型铁晶体管，中子绕射的数据显示，在居里温度以上，质子沿氢键的分布是成对称沿展的形状。在低于居里温度时，质子的分布较集中且不对称于邻近的离子，质子会较靠近氢键的一端。b.另一类则以钛酸钡为代表，从顺电相到铁电相的过渡是由于其中两个子晶格发生相对位移。对于以为代表的钙钛矿型铁电体，绕射实验证明，自发极化的出现是由于正离子的子晶格与负离子的子晶格发生相对位移。简称PZT系列。此系列的突出优点是剩余极化较大Pr大约10~35μC/cm热处理温度较低（600℃左右）。但是随着研究的深入人们发现在经过累计的极化反转之后PZT系列性能退化，主要表现在出现高的漏电流和较严重的疲劳问题另外铅的挥发对人体也有害。因此研究和开发性能优良且无铅的铁电陶瓷具有重要的现实意义。而铋系层状钙钛矿结构材料属于铁电材料类且性能较好又不含铅，因此受到人们的广泛关注。该材料通式是(Bi2O2)2+An-1BnO3n+1)2-其中A为++2或+3价离子，B为++4或+5价离子，n为类钙钛矿层中氧八面体BO6层数，其中类钙钛矿层(An-1BnO3n+1)2-与铋氧层(Bi2O2)2+交替排列。SrBi4Ti4O15，简称SBTi，n=4、n=5或n=7，陶瓷是铋系层状钙钛矿结构铁电陶瓷材料。研究发现，其剩余极化较大单晶极化强度方向沿a或b轴时2Pr=58μC/cm2另外SBTi陶瓷又是非铅系列材料是一种比较有前途的铁电陶瓷材料。但是由于Bi容易挥发，在材料制备和使用过程中容易成铋空位，从而形成氧空位，影响材料的抗疲劳性能和铁电性能。为了满足实际应用的需要，需要提高和改进该系列材料的铁电性能。国内外研究者在改变制备途径、制备方法以及调整材料的组分等方面作了不少研究。弛豫型铁电体（relaxationferroelectrics）简称RF。是指顺电—铁电转变属于弥散相变的一类铁电材料?它同时具有铁电现象和弛豫现象。与典型铁电体相比，弛豫型铁电体的一个典型特征是复介电常数，ε*(ω)=ε'(ω)−ε"(ω)，ω为角频率的实部，ε'(ω)随温度变化呈现相对宽且变化平缓的峰，其最大ε'(ω)值对应的温度Tm随ω的增加而向高温移动。该特征与结构玻璃（structureglass）化转变、自旋玻璃（spinglass）化转变的特征极为相似。所以，弛豫型铁电体又被称为极性玻璃（polarglass），相应的弛豫铁电相变又被称为极性玻璃化转变。迄今为止，虽然人们对弛豫铁电相变进行了大量的实验测量和理论探索，但是仍然没有被普遍接受的弛豫铁电相变模型所以对弛豫铁电相变机制的研究一直是该领域研究的热点问题之一。现有的一些弛豫铁电体具有优良的铁电、压电和热释电性能，因而具有广泛而重要的应用。对现有弛豫铁电体性能的优化以及新型弛豫铁电体的合成将具有重要的潜在应用价值，同时也是该领域的另一热点问题。SrTiO3是一种无污染的功能陶瓷材料，因此以SrTiO3为基础合成的新材料有产业的优势。研究发现在SrTiO3中引入Bi离子产生了典型的铁电弛豫行为，并对其进行了介电谱测量，但是最低测量频率为100Hz。而一般认为，玻璃化转变的特征时间50~102s，所以在更低的频率范围内对极性玻璃体的介电谱测量，无疑对理解其玻璃化转变机制是有价值的。上世纪80年代后期具有大电致应变和大机电转换能力的PZST反铁电陶瓷作为换能器或大位移致动器有源材料方面的研究工作逐步出现。美国Pennsylvania大学材料研究所开展了PZST反铁电陶瓷作为大位移致动器有源材料应用的可行性研究工作，针对“方宽”型电滞回线的PZST反铁电陶瓷进行了一系列改性优化，降低相变场强，增大纵向应变量，最大纵向应变量达到85%，相变场强为48kV/cm，电滞宽度为20kV/cm。指出“方宽”型电滞回线的反铁电陶瓷在交变电场下表现出严重的电滞损耗，因而不适于交变状态下应用。铁电性:NVFRAM\FFET介电性:大容量电容\可调谐微波器件\PTC热敏元件电光效应:光开关\光波导\光显示器件声光效应:声光偏转器光折变效应:光调制器件\光信息存储器件非线性光学效应:光学倍频(BBO\LBO)器件\参量振荡\相共轭器件压电性:压电传感器\换能器\SAW\马达热释电效应:非致冷红外焦平面阵列一般认为，铁电体的研究始于1920年，当年法国人发现了罗息盐酒石酸钾钠，场·的特异的介电性能，导致了“铁电性”概念的出现。迄今铁电研究可大体分为四个阶段’。第一阶段是1920-1939年，在这一阶段中发现了两种铁电结构，即罗息盐和系列。第二阶段是1940-1958年，铁电维象理论开始建立，并趋于成熟。第三阶段是1959—1970年，这是铁电软模理论出现和基本完善的时期，称为软模阶段。第四阶段是80年代至今，主要研究各种非均匀系统。到目前为止，己发现的铁电晶体包括多晶体有一千多种。从物理学的角度来看，对铁电研究起了最重要作用的有三种理论，即德文希尔(Devonshire)等的热力学理论,Slater的模型理论,Cochran和Anderson的软模理论。铁电体的研究取得不少新的进展，其中最重要的有以下几个方面。第一性原理的计算。现代能带结构方法和高速计算机的反展使得对铁电性起因的研究变为可能。通过第一性原理的计算，对铁畴和等铁电体，得出了电子密度分布，软模位移和自发极化等重要结果，对阐明铁电性的微观机制有重要作用。尺寸效应的研究。随着铁电薄膜和铁电超微粉的发展，铁电尺寸效应成为一个迫切需要研究的实际问题。人们从理论上预言了自发极化、相变温度和介电极化率等随尺寸变化的规律，并计算了典型铁电体的铁电临界尺寸。这些结果不但对集成铁电器件和精细复合材料的设计有指导作用，而且是铁电理论在有限尺寸条件下的发展。铁电液晶和铁电聚合物的基础和应用研究。1975年MEYER发现，由手性分子组成的倾斜的层状相‘相液晶具有铁电性。在性能方面，铁电液晶在电光显示和非线性光学方面很有吸引力。电光显示基于极化反转，其响应速度比普通丝状液晶快几个数量级。非线性光学方面，其二次谐波发生效率已不低于常用的无机非线性光学晶体。聚合物的铁电性在年代末期得到确证。虽然的热电性和压电性早已被发现，但直到年代末才得到论证，并且人们发现了一些新的铁电聚合物。聚合物组分繁多，结构多样化，预期从中可发掘出更多的铁电体，从而扩展铁电体物理学的研究领域，并开发新的应用。集成铁电体的研究。铁电薄膜与半导体的集成称为集成铁电体，广泛开展了此类材料的研究。铁电存贮器的基本形式是铁电随机存取存贮器。早期以为主要研究对象，直至年实现了的商业化。与五六十年代相比，当前的材料和技术解决了几个重要问题。一是采用薄膜，极化反转电压易于降低，可以和标准的硅或电路集成；二是在提高电滞回线矩形度的同时，在电路设计上采取措施，防止误写误读；三是疲劳特性大有改善，已制出多次反转仍不显示任何疲劳的铁电薄膜。在存贮器上的重大应用己逐渐在铁电薄膜上实现。与此同时，铁电薄膜的应用也不局限于存储领域，还有铁电场效应晶体管、铁电动态随机存取存贮器等。除存贮器外，集成铁电体还可用于红外探测与成像器件，超声与声表面波器件以及光电子器件等。可以看出，集成薄膜器件的应用前景不可估量。在铁电物理学内，当前的研究方向主要有两个一是铁电体的低维特性，二是铁电体的调制结构。铁电体低维特性的研究是应对薄膜铁电元件的要求，只有在薄膜等低维系统中，尺寸效应才变得不可忽略脚一。极化在表面处的不均匀分布将产生退极化场，对整个系统的极化状态产生影响。表面区域内偶极相互作用与体内不同，将导致居里温度随膜厚而变化。薄膜中还不可避免地有界面效应，薄膜厚度变化时，矫顽场、电容率和自发极化都随之变化，需要探明其变化规律并加以解释。铁电超微粉的研究也逐渐升温。在这种三维尺寸都有限的系统中，块体材料的导致铁电相变的布里渊区中心振模可能无法维持，也许全部声子色散关系都要改变。库仑作用将随尺寸减小而减弱，当它不能平衡短程力的作用时，铁电有序将不能建立。高性能的铁电材料是一类具有广泛应用前景的功能材料，从目前的研究现状来看，对于具有高性能的铁电材料的研究和开发应用仍然处于发展阶段。研究者们选用不同的铁电材料进行研究,并不断探索制备工艺，只是到目前为止对于铁电材料的一些性能的研究还没有达到令人满意的地步。比如，用于制备铁电复合材料的陶瓷粉体和聚合物的种类还很单一，对其复合界面的理论研究也刚刚开始，铁电记忆器件抗疲劳特性的研究还有待发展。铁电材料是一类具有广阔发展前景的重要功能材料，对于其特性的研究与应用还需要我们不断的研究与探索，并给予足够的重视.铁电材料，具有自发极化，且其极化状态可以随外加电场改变的特性，一直以来在电子器件和存储器领域有着广泛的应用。近年来，随着科技的不断发展，铁电存储器（FRAM，ferroelectricRAM）逐渐成为研究的热点。FRAM是一种随机存取存储器，它将动态随机存取存储器（DRAM）的快速读取和写入访问——它是个人电脑存储中最常用的类型——与在电源关掉后保留数据能力（就像其他稳定的存储设备一样，如只读存储器和闪存）结合起来。铁电薄膜是FRAM的核心组成部分，其性能直接影响到FRAM的性能。目前，FRAM的制造主要集中在开发高性能的铁电薄膜以及优化薄膜制备工艺上。铅锆钛（PZT）材料是当前研究的主要方向，这是因为PZT材料具有较高的铁电常数和良好的化学稳定性。PZT材料在制造过程中面临着成膜质量、均匀性、稳定性等问题，这些问题限制了其在FRAM中的应用。为了解决这些问题，科研人员正在致力于研究和开发新型的铁电薄膜材料。例如，研究人员正在探索采用钙钛矿结构的新型铁电材料，如铋锗锆钛（BiGeZrTi）薄膜。这种材料具有较高的自发极化强度和较低的漏电流，同时制备工艺相对简单，有望成为下一代铁电薄膜的候选材料。除了新型铁电薄膜材料的研发，科研人员还在优化薄膜制备工艺方面进行了大量的研究。例如，科研人员正在研究采用先进的分子束外延（MBE）技术制备PZT和BiGeZrTi薄膜，以提高