Feroelektrikum (v zahraniční literatuře je běžný název " feroelektrikum ") je materiál se spontánní polarizací , jehož orientaci lze měnit pomocí vnějšího elektrického pole [1] . Tyto látky vykazují feroelektrickou hysterezi , kdy polarizace materiálu nejednoznačně závisí na vnějším elektrickém poli.
Feroelektrické fázové přechody jsou často charakterizovány buď deformačním přechodem (např. BaTiO 3 ) nebo přechodem řád-porucha (např. NaNO 2 ), ačkoli často fázové přechody vykazují prvky obou chování. titaničitan barnatý , typické feroelektrikum, prochází posunem (změnou polohy atomu v základní buňce bez deformace krystalu), který lze chápat jako polarizační katastrofu , při níž je iont mírně vychýlen z rovnováhy Ve stavu, síla lokálních elektrických polí produkovaných ionty v krystalu roste rychleji než elasticky vyvažující síly. To vede k asymetrickému posunu poloh rovnovážných iontů a následně ke konstantnímu dipólovému momentu základní buňky. Iontový posun v titaničitanu barnatém se vztahuje k poloze titanového iontu v kyslíkové oktaedrické kleci. V titaničitanu olovnatém , dalším klíčovém feroelektrickém materiálu, s dosti podobnou strukturou jako titaničitan barnatý, je hnací síla pro feroelektřinu složitější a důležitou roli hrají také interakce mezi ionty olova a kyslíku. Ve feroelektriku s přechodem řád-nepořádek má každá základní buňka dipólový moment, ale při vysokých teplotách jsou náhodně směrovány. Jak teplota klesá a bod fázového přechodu prochází, dipóly se stávají uspořádanými a všechny směřují stejným směrem v doméně.
Důležitým feroelektrickým materiálem pro aplikace je zirkoničitan titaničitý olovnatý (PZT), což je tuhý roztok tvořený feroelektrickým titaničitanem olovnatým a antiferoelektrickým zirkoničitanem olovnatým. Pro různé účely se používají různá složení: pro paměťové buňky je preferován PZT, který je svým složením bližší titanátu olovnatému, zatímco v piezoelektrických aplikacích se používají piezoelektrické koeficienty s vlastnostmi spojenými s morfotropní fázovou hranicí, která je blízká 50/ 50 složení.
U feroelektrických krystalů je často pozorováno více teplot fázového přechodu a hystereze doménové struktury , jako je tomu v případě feromagnetických krystalů. Povaha fázového přechodu v některých feroelektrických krystalech nebyla dosud studována.
V roce 1974 použil R. B. Meyer teorii symetrie k predikci feroelektrických tekutých krystalů [2] , což bylo potvrzeno několika pozorováními chování spojeného s feroelektřinou v chirálních nakloněných fázích smektických tekutých krystalů. Technologie umožnila vytvářet ploché monitory. Od roku 1994 do roku 1999 byla sériová výroba prováděna společností Canon. Feroelektrické tekuté krystaly se používají při výrobě reflexních LCoS .
V roce 2010 David Field objevil, že filmy běžných chemikálií, jako je oxid dusný nebo propan, také vykazují feroelektrické vlastnosti. Tato nová třída feroelektrických materiálů vykazuje "spontánní polarizaci" a také ovlivňuje elektrickou povahu prachu v mezihvězdném prostředí.
Mezi další používané feroelektrické materiály patří triglycinsulfát , polyvinylidenfluorid (PVDF) a tantalát lithný . [3]
Zajímavé jsou také materiály, které kombinují jak feroelektrické, tak kovové vlastnosti při pokojové teplotě. [4] Podle studie zveřejněné v roce 2018 v Nature Communications [5] byli vědci schopni vytvořit dvourozměrný film z materiálu, který byl jak „feroelektrický“ (měl polární krystalovou strukturu), tak vedl elektřinu.