Ferroelectricity, Ferroelectrics   강 유전성, 강 유전체

1. 강 유전성 (Ferroelectricity)

  ㅇ 외부 전기장이 없을 때에도 자발적으로 분극(Spontaneous Polarization)을 나타냄
     - 자발 분극을 가지고 있을 뿐만 아니라, 
     - 이 자발 분극이 전기장에 의해 분극 역전(Polarization Reversal)되는 현상을 보임 

  ㅇ 한편, 유전체 중에서 자발 분극을 가지는 물질은 많지만, 
     - 전기장으로 분극의 방향을 바꿀 수 없으면, 이는 강 유전체라고 할 수 없음

  ※ 1920년 로쉘 염이라는 물질에서 처음 그 성질이 발견되어 알려지게 됨


2. 강 유전체 특징

  ㅇ 특정 온도 범위, 균일 압력 하에서 자발분극(spontaneous polarization)을 갖음
     - 큐리 온도 이하
        . 전계가 주어지지 않은 상태에서도 양,음 전하가 분리(변위)되어 있어서 자발적 분극
        . 결정구조 왜곡이 동반됨
        . 사방정계(a≠b≠c) 결정구조
     - 큐리 온도 이상 
        . 정확히 입방정계(a=b=c)가 되어서 양,음 전하의 질량 중심이 일치
     * 큐리 온도(Curie Temperate) : 상전이 발생 온도
        . 강유전성 성질을 잃어버리는 임계온도
     * 온도 상승함에 따라, 상 전이가 일어나며,
        . 자발분극 사라지고, 결정구조 대칭성이 사라짐    

  ㅇ 자기 히스테리시스 처럼 히스테리시스 현상 나타남
     
     - Pr :  잔류 분극

  ㅇ 압전효과, 초전효과 모두를 나타냄


3. 강 유전체 例 

  ㅇ 티탄산바륨(BaTiO3) 등

  ㅇ 결정구조 형태
     - 페로브스카이트(perovskite) 형태
       

     * [참고] 페로브스카이트 (Perovskite)
        . 일반적인 화학식  : ABX3​
           .. A 원자 : 비교적 크기가 큰 양이온 (Ca, Cs, MA(메틸암모늄) 등)
           .. B 원자 : 중간 크기의 양이온 (Ti, Pb, Sn 등)
           .. X 원자 : 음이온, 보통 산소(O) 또는 할로겐(F, Cl, Br, I)
        . 특정한 결정 구조를 갖는 물질군(광물 및 그로부터 유도된 합성물)을 지칭
           .. 例) 천연 페로브스카이트 광물 CaTiO₃(칼슘 타이타늄 산화물)
        . 주로, 태양광 발전, 전자기기 및 전기화학에서 사용됨