Ferroelektrik

Allikas: Vikipeedia
Jump to navigation Jump to search

Ferroelektrik on kristalliline aine, millel ilmneb dielektriline polarisatsioon ilma välise elektrivälja mõjuta. Niisugust spontaanset ehk iseeneslikku polarisatsiooni saab välise elektrivälja abil muuta. Sellised omadused avastati kõigepealt Seignette’i soolal (kaaliumnaatriumtartraadil) 1920. aastal. Seetõttu on ferroelektrilised ained olnud pikka aega tuntud senjettelektrikute nime all.

Omadused[muuda | muuda lähteteksti]

Ferroelektriku hüstereesikõver

Ferroelekter on võimalik kristallides, milles elektriliste dipoolidena esinevad ioonid saavad kristallivõres polariseerumiseks nihkuda ja seega spontaanselt polariseeruda.

Ferroelektrilises kristallistruktuuris moodustuvad domeenid (piirkonnad), kus dipoolsed ioonid on korrastatud ühesuunaliselt ehk ühesuunaliselt polariseeritud. Elektrilised domeenid on palju väiksemad (mõne nanomeetri suurusjärgus) kui magnetdomeenid ferromagneetikutes, võimaldades vastavalt suuremat andmetihedust ferroelektriku kasutamisel salvestusmeediumina.

Ferroelektriku polariseeritust saab muuta välise elektriväljaga nii suuruselt kui ka suunalt nii, et moodustub hüstereesisilmus (nagu ferromagneetikute magneetimisel).

Terminis ’ferroelektrik’ ei osuta ’ferro’ mitte raua (lad ferrum) omadustele, vaid analoogiale ferromagnetismiga. Nii nagu ferromagneetikud kaotavad kõrgel temperatuuril magneetimisvõime, nii muutuvad ka ferroelektrikutel teatavast, nn ferroelektrilisest Curie’ temperatuurist alates paraelektrikuteks. Jahtudes muutub materjal taas ferroelektriliseks.

Ferroelektrilistel ainetel on ühtlasi püroelektrilised ja pieselektrilised omadused.

Kasutamine[muuda | muuda lähteteksti]

Ferroelektrikutele on omane suur (vähemalt 100) või väga suur (kuni 100 000) suhteline dielektriline läbitavus. Seepärast kasutatakse neid dielektrikumaterjalina keraamikakondensaatorites, mille mahtuvus ruumalaühiku kohta on võrreldav elektrolüütkondesaatorite vastava näitajaga. Samas on niisugustel keraamikakondensaatoritel märksa väiksem jadatakistus ja -induktiivsus, mistõttu sobivad nad hästi kasutamiseks muutmälu (RAM) elementides. Ferroelektrikud leiavad samuti kasutamist kõrge-k-dielektrikuna. Ferroelektrikute kasutamisel dielektrikumatejalina tuleb arvestada läbitavuse suurt temperatuurisõltuvust ja energiakadu dielektrikus.

Ferroelektrikuid kasutatakse näiteks mikrotäiturite ülitäpsetes nihkeelemmentides, mis pöördpiesofekti toimel on võimelised teostama mõne aatomi suurusi mehaanilisi nihkeid. Niisugused täiturid on kasutusel mitut tüüpi rastermikroskoopides.

Ferroelektrilisi materjale[muuda | muuda lähteteksti]

Kõige tuntumad on

Ferroelektriliste omadustega on ka järgmised ained, mida kasutatakse peamiselt õhukese kihina (kilena):

Leidub ka orgaanilisi ferroelektrikuid, näiteks

  • 1,1-di(karboksümetüül)tsükloheksaan
  • triglütsiinsulfaat (CH2NH2COOH)3·H2SO4 (TGS)
  • polüvinüliidne fluoriid-trifluoroetüleen (PVDF)

Vaata ka[muuda | muuda lähteteksti]