2022-2023學(xué)年高二物理競(jìng)賽課件：鐵電疇

1鐵電疇

2鐵電疇觀察電疇結(jié)構(gòu)的方法有許多種，其中常見(jiàn)的有以下幾種。光學(xué)技術(shù)、電子顯微鏡觀察、酸腐蝕技術(shù)、粉末沉淀法、液晶顯示技術(shù)熱電技術(shù)、x射線技術(shù)和凝霧法等來(lái)研究電疇

3代入式（5.20），并令G1對(duì)d取極小值，得到疇寬度的平均值為得到:則由

4在式（5.18）和式（5.19）中代入適當(dāng)?shù)膮⒘恐?，得出鈦酸鋇和羅息鹽單晶中各種疇壁的厚度和能量密度列于表5.1。這些結(jié)果與實(shí)驗(yàn)基本符合。

5表5.1BaTiO3和羅息鹽的疇壁厚度和疇壁能密度晶體和疇壁類型壁厚（nm）疇壁能密度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粉末沉淀法利用絕緣液中某些有顏色的帶電粒子的沉淀位置來(lái)顯示出疇結(jié)構(gòu)。比如，黃色的硫和紅色的氧化鉛（Pb3O4）粉末在乙烷中將分別沉積在疇的負(fù)端和正端，從而顯示出疇結(jié)構(gòu)。這是一種相對(duì)較為原始的方法。

7酸腐蝕技術(shù)利用鐵電體在酸中被腐蝕的速度與偶極矩極性有關(guān)的特點(diǎn)，不同極性的疇被腐蝕的程度不一樣。偶極矩正端被酸腐蝕很快，負(fù)端侵蝕速度很慢，用顯微鏡可直接觀察。腐蝕技術(shù)的主要缺點(diǎn)是具有破壞性，而且速度慢。

8光學(xué)技術(shù)：偏光法：常用的方法是利用鐵電晶體的雙折射性質(zhì)把晶片置于正交偏振片之間，用偏光顯微鏡直接觀察電疇結(jié)構(gòu)。這是靜態(tài)疇結(jié)構(gòu)和研究疇壁運(yùn)動(dòng)動(dòng)力學(xué)的最簡(jiǎn)單方法。但它一般不適用觀察反平行疇，因?yàn)樵诋牱崔D(zhuǎn)后折射率不變。

9二次諧波法：利用光學(xué)二次諧波發(fā)生技術(shù)可以觀察180

疇壁。因?yàn)?80

疇壁的兩邊，二階非線性極化率要改變符號(hào)且相位相消，于是包含疇界的區(qū)域呈現(xiàn)出比周圍單疇區(qū)更黑暗。除揭示疇結(jié)構(gòu)外，二次諧波產(chǎn)生技術(shù)還能用來(lái)測(cè)量具有周期性幾何形狀的非常小的疇的寬度。這種技術(shù)能用于對(duì)二次諧波發(fā)生可實(shí)現(xiàn)相位匹配的晶體。

10旋光法：對(duì)于具有旋光性的晶體，如Pb5Ge3O11，還可以利用其旋光性觀察180

疇。當(dāng)一束偏振光沿晶體C軸傳播時(shí)，一組疇在檢偏器后顯示出黑暗。另一組疇顯示出光亮。光學(xué)法觀察電疇的尺寸只能到

m級(jí)。

11

12液晶顯示技術(shù)將一薄層向列型液晶覆蓋在鐵電晶體表面，由于電疇極性的影響，液晶分子會(huì)形成一個(gè)與疇結(jié)構(gòu)相應(yīng)的圖案，可用偏光顯微鏡直接觀察。一種液晶分子相對(duì)于