ferroelectriciteit

Ferroelectriciteit is een eigenschap van bepaalde kristallen en keramische materialen waarbij er een spontane elektrische polarisatie aanwezig is die onder invloed van een extern elektrisch veld omkeerbaar is. De polarisatie ontstaat uit een niet-centrosymmetrische kristalstructuur en is stabiel onder een temperatuur waarbij het materiaal ferroelectrisch is, de Curie-temperatuur Tc. Bij afkoeling onder Tc ordenen de dipolen zich in domeinen; een extern veld kan de domeinstructuur verschuiven en de richting van de polarisatie veranderen, wat leidt tot een karakteristieke spanning-voldoende veld (P-E) hysterese. Uit deze hysterese volgen een remanente polarisatie Pr en een coercief veld Ec.

Boven Tc wordt het materiaal para-elektrisch en verdwijnt de spontane polarisatie; de permittiviteit toont dan een piek bij Tc. Domeinstructies en de beweging van domeindraden spelen een sleutelrol in switching en in het dynamische gedrag van ferroelectrische materialen.

Veel voorkomende ferroelectrische materialen zijn BaTiO3 (bariumtitanaat), Pb(Zr,Ti)O3 (PZT), PbTiO3 en LiNbO3. Toepassingen omvatten niet-vluchtige geheugen(FeRAM), condensatoren met hoge permittiviteit, piezo-elektrische sensoren en actuatoren, en elektro-optische modulators. Ferroelectriciteit vormt bovendien de basis voor diverse elektromechanische en optische functionaliteiten in moderne elektronica.