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| 強誘電体の働き
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Functions of Ferroelectrics |
| 物体に電界、熱、ひずみのような外部ストレスを与えるとそれぞれに特徴的な性質を現すが、それらのストレスによる相互効果はまだ多かれ少なかれそれらの結合した現象を表す。図１はヘックマン図といわれ、三つの独立した外部ストレスによる作用を示したものである。
それらは独立した要素であるとはいえ、お互い密接に効果を及ぼしあっている。図１で結合線は相互作用を示し、矢印のある線は加える作用方向を示す。 |
When objects are affected by eternal stresses, such as electric fields, heat or strain, each stress shows properties specific to each,
but the mutural interection from these stresses, in varying degree, also show combined phenomena. Fig.1, called a Heckmann Diagram, shows effects
caused by the three independent external stresses. Although they are independent factors, they exert effects on each other.
In Fig.1, the coupled lines represent mutural effects; the arrows show the direction of action. |
| 強誘電体は他の材料に比べて、誘電率が大きく、それらの作用による効果は大きく非線形性も大きい。その材料の種類、組成により、圧電現象（ピエゾ効果）が大きいもの、焦電効果（パイロ効果）が大きいものがあり、用途により使い分けられる。
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Ferroelectrics have greater dielectric constants than other materials. The effects due to these actions are also larger, and so is the nonlinearity.
Depending on the kind of material and composition, ferroelectrics can be classified into ones that have large piezoelectric phenomena (piezo effect)
and ones that have large pyroelectric effects (pyro effect); each is used fo different applications. |
| 非線形性は強誘電体特有の性質である。元来ヒステリシス現象は歴史の古い強磁性体に見られ、強誘電体には鉄元素を含む材料が少ないにもかかわらず、強磁性体とよく似たヒステリシス現象を示すことから英語ではフェロの頭文字が付いたといわれる。
この特性は高速スイッチング、メモリなどに利用されている。 |
Nonlinearity is a property specific to ferroelectrics. Originally, hysteresis has been found in ferromagnetics discovered a long ime ago.
Alghouth ferroelectrics have only a few materials containing iron elements, it is said that the prefix ferro was adopted for the English name
because ferroelectrics exhibit hysteresis similar to ferromagnetics.
This property is used for fast switching and memory. |
| 強誘電体材料を分類すると、高分子系、液晶系、リン酸塩・硫酸塩系、フッ素系、酸素八面体系などに分けることができる。また酸素八面体系では結晶構造により、ABO３として表され、変位型と呼ばれるペロブスカイト型に属するものとそれに属しないようなものがある。
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Ferroelectric materials can be classified into polymers, liquid crystalls, phosphates and sulfates, fluorines, and oxygen octahedrons.
Depending on the crystal structure, oxygen octahedrons can be divided into materials that belong to the perovskite type,
represented as ABO3 and called the displacive type, and others that do not. |
| ペロブスカイト型強誘電体では、結晶BaTiO3のチタンイオンは八面体の六つの酵素イオンによって囲まれている。この座標系はイオン球体としてみたとき、結晶系イオンの半径比から予測される。
見方を変えると、TiO6グループは、八面のハイブリッドボンドによる共有結合から生じている。TiO6星座はそれを含んでいるすべての結晶において高い誘電率になり、また赤外線振動から生じる分散による高い値になる。 |
In pervskite ferroelectrics, six oxygen ions forming an octahedron surround a titanate ion in a BaTiO3 crystal.
When it is seen as an ion sphere, this coordinate system can be estimated from radius rations of the crystal ions.
From another perspective, covalent biding by octahedral hybrid bond produces the TiO6 group. The TiO6 constellation has high dielectric constants in all crystals containing it,
and dispersion caused by infrared vibration also results in the high rates. |
| 強誘電性の範囲外での誘電率の温度係数は、強い負である。このため、極性・非極性結合間の遷移領域において、原子間の分離のわずかな変化が、電気双極子モーメントの大きな変化をもたらすことになる。 |
The temperature coefficient of dielectric constant outside the foreelectric range is strongly negative.
Thus, in the transition between polar and nonpolar biding, slight changes in interatomic separation create major changes in electronic dipole moment. |