En ferroelektrisk (i utländsk litteratur är namnet " ferroelektriskt " vanligt) ett material med spontan polarisering , vars orientering kan ändras med hjälp av ett externt elektriskt fält [1] . Sådana ämnen uppvisar ferroelektrisk hysteres , när materialets polarisering är tvetydigt beroende av det yttre elektriska fältet.
Ferroelektriska fasövergångar kännetecknas ofta av antingen en deformationsövergång (t.ex. BaTiO3 ) eller en ordningsstörningsövergång (t.ex. NaNO2 ) , även om fasövergångar ofta uppvisar delar av båda beteendena. Bariumtitanat , ett typiskt ferroelektriskt material , genomgår en förskjutningsövergång (ändrar positionen för en atom i enhetscellen utan att deformera kristallen), vilket kan förstås i termer av en polarisationskatastrof , där om en jon förskjuts något från en jämvikt tillstånd, ökar styrkan hos de lokala elektriska fält som produceras av jonerna i kristall snabbare än elastiskt återbalanserande krafter. Detta leder till en asymmetrisk förskjutning av jämviktjonernas positioner och följaktligen till ett konstant dipolmoment för enhetscellen. Den joniska förskjutningen i bariumtitanat hänvisar till positionen för titanjonen i den oktaedriska syreburen. I blytitanat , ett annat viktigt ferroelektriskt material, med en ganska liknande struktur som bariumtitanat, är drivkraften för ferroelektricitet mer komplex, och interaktioner mellan bly- och syrejoner spelar också en viktig roll. I ett ferroelektriskt med en ordningsstörningsövergång har varje enhetscell ett dipolmoment, men vid höga temperaturer är de slumpmässigt riktade. När temperaturen sjunker och fasövergångspunkten passerar blir dipolerna ordnade, och de pekar alla i samma riktning inom domänen.
Ett viktigt ferroelektriskt material för applikationer är blyzirkonattitanat (PZT), som är en fast lösning som bildas mellan ferroelektriskt blytitanat och antiferroelektriskt blyzirkonat. Olika kompositioner används för olika ändamål: för minnesceller föredras PZT, som i sammansättning är närmare blytitanat, medan i piezoelektriska applikationer används piezoelektriska koefficienter med egenskaper associerade med en morfotrop fasgräns som är nära 50/ 50 komposition.
För ferroelektriska kristaller observeras ofta flerfasövergångstemperaturer och domänstrukturhysteres , vilket är fallet för ferromagnetiska kristaller. Naturen hos fasövergången i vissa ferroelektriska kristaller har ännu inte studerats.
År 1974 använde R. B. Meyer symmetriteori för att förutsäga ferroelektriska flytande kristaller [2] , vilket bekräftades av flera observationer av beteendet associerat med ferroelektricitet i kirala lutande smektiska flytande kristallfaser. Tekniken har gjort det möjligt att skapa platta bildskärmar. Från 1994 till 1999 utfördes massproduktion av Canon. Ferroelektriska flytande kristaller används vid produktion av reflekterande LCoS .
2010 upptäckte David Field att filmer av vanliga kemikalier som dikväveoxid eller propan också uppvisar ferroelektriska egenskaper. Denna nya klass av ferroelektriska material uppvisar "spontan polarisering" och påverkar även den elektriska naturen hos damm i det interstellära mediet.
Andra ferroelektriska material som används inkluderar triglycinsulfat , polyvinylidenfluorid (PVDF) och litiumtantalat . [3]
Av intresse är också material som kombinerar både ferroelektriska och metalliska egenskaper vid rumstemperatur. [4] Enligt en studie publicerad 2018 i Nature Communications [5] kunde forskare skapa en tvådimensionell film av ett material som både var "ferroelektriskt" (hade en polär kristallstruktur) och ledde elektricitet.