2022-2023学年高二物理竞赛课件：铁电畴

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1铁电畴

2铁电畴观察电畴结构的方法有许多种，其中常见的有以下几种。光学技术、电子显微镜观察、酸腐蚀技术、粉末沉淀法、液晶显示技术热电技术、x射线技术和凝雾法等来研究电畴

3代入式（5.20），并令G1对d取极小值，得到畴宽度的平均值为得到:则由

4在式（5.18）和式（5.19）中代入适当的参量值，得出钛酸钡和罗息盐单晶中各种畴壁的厚度和能量密度列于表5.1。这些结果与实验基本符合。

5表5.1BaTiO3和罗息盐的畴壁厚度和畴壁能密度晶体和畴壁类型壁厚（nm）畴壁能密度J/m2BaTiO3,180°BaTiO3,90°RS,180°,0°CRS,180°,20°C0.5–20.5–101.2221.0

10-22–4

10-36

10-51.2

10-4

6粉末沉淀法利用绝缘液中某些有颜色的带电粒子的沉淀位置来显示出畴结构。比如，黄色的硫和红色的氧化铅（Pb3O4）粉末在乙烷中将分别沉积在畴的负端和正端，从而显示出畴结构。这是一种相对较为原始的方法。

7酸腐蚀技术利用铁电体在酸中被腐蚀的速度与偶极矩极性有关的特点，不同极性的畴被腐蚀的程度不一样。偶极矩正端被酸腐蚀很快，负端侵蚀速度很慢，用显微镜可直接观察。腐蚀技术的主要缺点是具有破坏性，而且速度慢。

8光学技术：偏光法：常用的方法是利用铁电晶体的双折射性质把晶片置于正交偏振片之间，用偏光显微镜直接观察电畴结构。这是静态畴结构和研究畴壁运动动力学的最简单方法。但它一般不适用观察反平行畴，因为在畴反转后折射率不变。

9二次谐波法：利用光学二次谐波发生技术可以观察180

畴壁。因为180

畴壁的两边，二阶非线性极化率要改变符号且相位相消，于是包含畴界的区域呈现出比周围单畴区更黑暗。除揭示畴结构外，二次谐波产生技术还能用来测量具有周期性几何形状的非常小的畴的宽度。这种技术能用于对二次谐波发生可实现相位匹配的晶体。

10旋光法：对于具有旋光性的晶体，如Pb5Ge3O11，还可以利用其旋光性观察180

畴。当一束偏振光沿晶体C轴传播时，一组畴在检偏器后显示出黑暗。另一组畴显示出光亮。光学法观察电畴的尺寸只能到

m级。

12液晶显示技术将一薄层向列型液晶覆盖在铁电晶体表面，由于电畴极性的影响，液晶分子会形成一个与畴结构相应的图案，可用偏光显微镜直接观察。一种液晶分子相对于

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