电子材料复习笔记

Tgδ随?的关系：

??随温度的变化关系： ε??/tgδ随温度的变化关系

⑥ 考虑漏电导后的介质损耗

tg??(??????)E????E?????(0)??????1??2?2 ?(0)???????????1??2?2??tgδ与频率的关系：

当??0时，含有?2?2或?2?项可以略去，损耗主要有漏导损耗决定，则有

tg???

??(0)

tgδ与温度的关系

5， 铁电性

铁电性：某些晶体在一定温度范围内含有能自发极化，且自发极化方向可随外电场作可

逆转动，晶体的这种性质称为铁电性。具有铁电性的晶体称为铁电体。 ① 铁电体的电滞回线——判定晶体为铁电体的重要依据（铁电体的第一个重要特征）

② 铁电畴

由许多晶胞组成的，具有自发极化方向一致的小区域。两个铁电畴之间的界面称为畴壁。畴壁两边的畴自发极化以首对尾的方式排列，使得系统的能量最低。

四方结构的铁电体中存在90°畴和180°畴两种畴结构。 ③ 居里温度——铁电体的第二个重要特征

顺电相：不具有铁电性的相结构 铁电相：具有铁电性的相结构

居里温度：晶体从顺电相到铁电相转变的温度

结构相变温度：由一个相结构到另一个相结构的转变温度 ④ 临界特性——铁电体的第三个重要特征

即铁电体的介电、弹性、热学和光学等性质在Tc附近出现反常现象 ⑤ 铁电体的分类

按相转变的微观结构来分类： 有序—无序型铁电体

存在于含氢键的晶体，此类晶体称作水溶性的软铁电体。如：KH2PO4（KDP）、罗息盐KNaC4H4O6·4H2O（RS）

铁电性的成因：氢离子的有序运动使得偶极子有序排列而产生自发极化。 位移型铁电体

存在于含氧八面体的双氧化物晶体，此类晶体称作非水溶性的硬铁电体。例如：BaTiO3 、PbTiO3、 KNbO3

铁电性的成因：自发极化由一类离子的点亚阵相对另一类亚点阵的整体位移产生。位移型铁电体结构大多同钙钛矿结构及钛铁矿结构相关。

钛酸钡（位移型铁电体）自发极化微观机理

温度较低时，由于热涨落钛离子向某一氧离子靠近并固定下来，形成自发极化。 注：钛酸钙非铁电体。

6， 压电性

当某些电介质晶体在外力作用下发生形变，在它的某些表面上成比例出现异号极化电荷的现象，称为正压电效应；反之，在外电场作用下，这些晶体成比例的产生应变或应力的现象，称为逆压电效应。

D=dT-----正压电效应 S=dE ----- 逆压电效应

注：当作用在压电体上的电场为交变电场，则压电体会产生谐振，其振动频率在超声波的范围；同样，作用在压电体上的是交变应力，在压电体的两端产生交变电压。

压电效应反映了压电晶体机械能和介电性能之间的耦合作用 ① 压电效应只可能在不具有对称中心的晶体内发生

晶体不具有对称中心质点排列不对称，在应力作用下，产生不对称的相对位移，形成新电矩，呈现出压电效应。

具有对称中心的晶体都不具有压电效应

因为这类晶体受到应力作用后，内部发生均匀变形，仍然保持质点间的对称排列规则，并无补对称的相对位移，因而正、负电荷重心重合，不产生电极化，没有压电效应。 ②

③

7， 热释电性

在21种无对称中心的晶体中，有10种是极性晶体。温度的改变也可以引起电极化状态的改变，因此当均匀加热时，这类晶体能产生电荷。通常，在热释电体宏观电矩正端表面将吸引负电荷，负端表面吸引正电荷，直到它的电矩的电场被完全屏蔽为止。但当温度变化时，宏观电极化强度发生改变，使屏蔽电荷失去平衡，多余的屏蔽电荷便释放出来，因此从形式上把这种效应称热释电效应。20种压电体类型中，有10种是含有一个唯一的极性轴（电偶极矩）的晶体，它们都具有热释电效应。 第五章 电子材料的磁学性能

磁场：磁场是一种场，其特性可用在场内运动着的带电粒子所受的力来确定，这种力则来源于粒子运动及所带的电荷。

磁场的产生：1，永磁体 2，导体中的电流

磁场强度M：磁极周围或者电流周围空间任一点磁场作用大小的物理量。

磁感应强度B：材料在外磁场H的作用下在材料内部的磁通量密度，也可通过作用在运动电荷或者电流上的力来描述。 磁性起源：1，电子轨道磁矩： 2，电子自旋磁矩： 附：波尔磁子：

分裂能△：高能的d轨道与低能的d轨道的能量只差

电子成对能P：使原来平行的分占两个轨道的电子挤到同一轨道所需的能量叫成对能。 晶体场作用下，能级分裂，电子的排布方式取决于分裂能△及电子成对能P的相对大小 1， △>P，电子尽可能占据低能的轨道——低自旋排布 2， △

八面体晶体：强场中，低自旋排布；弱电场中，高自旋排布。

四面体晶体：分裂能较小，因为都是高自旋排布。 晶体场稳定化能CFSE：d电子 从未分裂的d轨道进入分裂的d轨道所产生的总能量下降值，称为晶体场稳定化能。CFSE越大，络合物也就越稳定。 CFSE的计算：

轨道角动量冻结：在某些过渡金属的磁性离子的原子磁矩仅等于电子自旋磁矩，而电子的轨道磁矩没有贡献。Reason：过渡金属的d电子轨道暴露在外面，受晶场得控制，晶场对电子轨道的作用是库伦相互作用，因而对电子自旋不起作用。随着d电子的轨道能级在晶场作用下劈裂，轨道角动量消失。

核外电子的能量由主量子数n和轨道角动量子数l决定，与磁量子数ml无关。过渡族金属的3d电子轨道的角动量可能有5个不同的取向，它们具有相同的能量。 Dyz，dzx，部分冻结，其他的都是完全冻结。

物质的磁性

一切物质都具有磁性

物质磁性分类：1，抗磁性 2，顺磁性 3，反铁磁性 4，铁磁性 5，亚铁磁性

抗磁性：原子没有磁矩；在外磁场作用下，获得与外磁场方向相反的磁矩的现象；抗磁性源于原子中电磁感应引起电子轨道状态的变化。只在外磁场存在时才能维持。抗磁性是一种很弱的磁性；它与温度时没有关系的。

顺磁性：原子磁矩不为零；未加外磁场时，原子磁矩方向完全混乱；彼此抵消。在外磁场作用下，获得与外磁场方向相同的磁矩的现象；原子磁矩趋近于磁场H方向。磁化率为正值，温度升高，磁化率下降。磁化强度M与温度T的关系为朗之万顺磁理论。

朗之万三假设：1，原子之间没有相互作用；2，原子磁矩无规则分布；3，原子磁矩趋于磁场H方向。 分高温和低温两种情况讨论。 铁磁性：在很小的外磁场作用下产生很强的磁化强度，外磁场出去后仍保持相当大的永磁特性。磁化率很大，有一个磁性转变温度——居里温度。

外斯铁磁性分子场理论解释铁磁性的成因；T《居里温度时，具有自发磁化强度。 随后的海森堡铁磁性理论解释了分子场是什么——交换相互作用，其实，居里温度时静电交换作用的外部表现。 反铁磁性：

朗之万顺磁理论、外斯铁磁性分子场理论、海森堡铁磁性理论、反铁磁性