第一章綜述

1.pan style="font-family:宋體">多鐵材料概述

1.1.pan style="font-family:宋體">多鐵材料的定義

多鐵（mutiferroic）材料是指在同一個(gè)相中同時(shí)具有兩種及兩種以上鐵的基本性能的一類材料，是一種新型能材料。“多鐵”概念是在1994年由瑞士的Schmid提出的。一般來說，材料只要存在鐵電序、自旋序、鐵性拓?fù)湫�、協(xié)同應(yīng)變中的兩種或者兩種以上都可稱之為多鐵材料。多鐵材料的多種效應(yīng)可以相互調(diào)控，且該類材料的各物理效應(yīng)之間不可避免地存在耦合協(xié)同作用，從而使材料表現(xiàn)能性，其中一個(gè)引人注目的現(xiàn)象就是磁電耦合，即通過磁場可改變電極化的方向，電場同樣可以調(diào)制磁化狀態(tài)。圖1-pan>為多鐵材料多種鐵性之間相互調(diào)控的示意圖�？梢钥闯觯瑝弘婑詈闲�應(yīng)（壓電/反壓電）就是由鐵電性和鐵彈性兩種鐵性之間相互發(fā)生耦合而產(chǎn)生的；壓磁耦合效應(yīng)（壓磁/磁致伸縮）就是由鐵彈性和鐵磁性兩種鐵性之間相互發(fā)生耦合而產(chǎn)生的；磁電耦合效應(yīng)就是由鐵磁性和鐵電性兩種鐵性之間相互發(fā)生耦合而產(chǎn)生的�；�于磁電耦合效應(yīng)的存在，多鐵材料在有磁場作用的情況下，通過改變自身的自旋有序或磁化強(qiáng)度，從而實(shí)現(xiàn)對體系電的調(diào)控：同樣地，在有電場作用的條件下，通過控制體系的電可以影響其磁化強(qiáng)度。利用這種效應(yīng)可以制作高密度存儲器、多態(tài)記憶元件、電場控制的壓電傳感器和電場控制的壓磁傳感器等器件擴(kuò)展了多鐵材料的應(yīng)用空間，為新型電子器件的發(fā)展提供了理論基礎(chǔ)，為電子信息器件的微型化提供了材料保證，使多鐵材料在自旋電子學(xué)、信息存儲、傳感器等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

1.1.2多鐵材料的性質(zhì)

pan style="font-family:宋體">鐵電性

鐵電性（ferroelectricity）是某些介電晶體材料所展示出的性質(zhì)。自發(fā)極化是鐵電性材料自身所展示的特性，而且存在的外電場同樣也可以引起該類材料的發(fā)生改變。由于不同構(gòu)型的原子存在于鐵電性材料的各個(gè)晶胞中，這將會引起該類材料的正負(fù)電荷重心出現(xiàn)不重合現(xiàn)象，或者在某一方向上發(fā)生相對的偏移現(xiàn)象，由此可以形成電偶極矩，因而晶體在這一方向上展示出“極性”，即形成一端為“正”、一端為“負(fù)”的狀態(tài)，這時(shí)整個(gè)晶體保持高度極化。鐵電性材料所展示出的目友極化性質(zhì)，現(xiàn)明在該類材料的兩端將各自存在一層束縛電荷。鐵電性材科的變能與具目友極化的應(yīng)變密切相關(guān)，在受到外力作用時(shí)晶體內(nèi)部的均勻極化狀態(tài)遭到破壞，這時(shí)晶體將由多個(gè)小區(qū)域組成，而且各小區(qū)域內(nèi)部存在排列有序、萬回一致的電偶極子，然而各小區(qū)域之間的電偶極子方向不一定相同，于是稱晶體內(nèi)部的這些小區(qū)域?yàn)殡姰牷虍�。�?dāng)沒有外電場作用時(shí)，鐵電性材料內(nèi)部的電疇具有各不相同的取向，因此其凈為零；當(dāng)有外電場作用時(shí)，將有利于與電場方向一致的電疇長大，然而在其他方向的電疇生長將受到，所以外電場的強(qiáng)度對鐵電性材料的影響較大。鐵電性材料具有自發(fā)極化特性，而且在外電場的作用下會改變自發(fā)極化狀態(tài)，使得鐵電性材料在信號處理、存儲以及用于計(jì)測的產(chǎn)品等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

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