钛酸鋇的(de)結構
时(shí)間(jiān):2020-11-30
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钛酸鋇是(shì)一(yī)致性(xìng)熔融化(huà)合物(wù),其(qí)熔點(diǎn)为(wèi)1618℃。在(zài)此(cǐ)温(wēn)度(dù)以(yǐ)下(xià),1460℃以(yǐ)上(shàng)結晶出来的(de)钛酸鋇屬于(yú)非(fēi)铁(tiě)电的(de)六(liù)方(fāng)晶系6/mmm點(diǎn)群(qún)。此(cǐ)时(shí),六(liù)方(fāng)晶系是(shì)穩定的(de)。在(zài)1460~130℃之間(jiān)钛酸鋇轉(zhuǎn)變(biàn)为(wèi)立方(fāng)鈣钛矿型結構。在(zài)此(cǐ)結構中(zhōng)Ti4+(钛離子)居(jū)于(yú)O2-(氧離子)構成(chéng)的(de)氧八面(miàn)體(tǐ)中(zhōng)央,Ba2+(鋇離子)則處(chù)于(yú)八个(gè)氧八面(miàn)體(tǐ)圍成(chéng)的(de)空(kōng)隙中(zhōng)。此(cǐ)时(shí)的(de)钛酸鋇晶體(tǐ)結構对稱性(xìng)极(jí)高(gāo),因(yīn)此(cǐ)無偶极(jí)矩産生(shēng),晶體(tǐ)無铁(tiě)电性(xìng),也(yě)無壓电性(xìng)。
随着温(wēn)度(dù)下(xià)降,晶體(tǐ)的(de)对稱性(xìng)下(xià)降。當温(wēn)度(dù)下(xià)降到(dào)130℃时(shí),钛酸鋇發(fà)生(shēng)順电-铁(tiě)电相變(biàn)。在(zài)130~5℃的(de)温(wēn)區(qū)内,钛酸鋇为(wèi)四(sì)方(fāng)晶系4mm點(diǎn)群(qún),具有(yǒu)顯著地(dì)铁(tiě)电性(xìng),其(qí)自(zì)發(fà)极(jí)化(huà)強(qiáng)度(dù)沿c軸方(fāng)向(xiàng),即[001]方(fāng)向(xiàng)。钛酸鋇從立方(fāng)晶系轉(zhuǎn)變(biàn)为(wèi)四(sì)方(fāng)晶系时(shí),結構變(biàn)化(huà)較小。從晶胞来看(kàn),只(zhī)是(shì)晶胞沿原立方(fāng)晶系的(de)一(yī)軸(c軸)拉长(cháng),而(ér)沿另(lìng)两(liǎng)軸縮短(duǎn)。
當温(wēn)度(dù)下(xià)降到(dào)5℃以(yǐ)下(xià),在(zài)5~-90℃温(wēn)區(qū)内,钛酸鋇晶體(tǐ)轉(zhuǎn)變(biàn)成(chéng)正(zhèng)交晶系mm2點(diǎn)群(qún),此(cǐ)时(shí)晶體(tǐ)仍具有(yǒu)铁(tiě)电性(xìng),其(qí)自(zì)發(fà)极(jí)化(huà)強(qiáng)度(dù)沿原立方(fāng)晶胞的(de)面(miàn)对角(jiǎo)线[011]方(fāng)向(xiàng)。为(wèi)了方(fāng)便起見(jiàn),通常采用(yòng)單斜晶系的(de)參數来描述正(zhèng)交晶系的(de)單胞。这(zhè)樣(yàng)處(chù)理的(de)好(hǎo)處(chù)是(shì)使我(wǒ)们(men)很容易地(dì)從單胞中(zhōng)看(kàn)出自(zì)發(fà)极(jí)化(huà)的(de)情況。钛酸鋇從四(sì)方(fāng)晶系轉(zhuǎn)變(biàn)为(wèi)正(zhèng)交晶系,其(qí)結構變(biàn)化(huà)也(yě)不(bù)大(dà)。從晶胞来看(kàn),相當于(yú)原立方(fāng)晶系的(de)一(yī)根(gēn)面(miàn)对角(jiǎo)线伸长(cháng)了,另(lìng)一(yī)根(gēn)面(miàn)对角(jiǎo)线縮短(duǎn)了,c軸不(bù)變(biàn)。
晶相轉(zhuǎn)變(biàn)
當温(wēn)度(dù)繼續下(xià)降到(dào)-90℃以(yǐ)下(xià)时(shí),晶體(tǐ)由(yóu)正(zhèng)交晶系轉(zhuǎn)變(biàn)为(wèi)三(sān)方(fāng)晶系3m點(diǎn)群(qún),此(cǐ)时(shí)晶體(tǐ)仍具有(yǒu)铁(tiě)电性(xìng),其(qí)自(zì)發(fà)极(jí)化(huà)強(qiáng)度(dù)方(fāng)向(xiàng)與(yǔ)原立方(fāng)晶胞的(de)體(tǐ)对角(jiǎo)线方(fāng)向(xiàng)平行。钛酸鋇從正(zhèng)交晶系轉(zhuǎn)變(biàn)成(chéng)三(sān)方(fāng)晶系,其(qí)結構變(biàn)化(huà)也(yě)不(bù)大(dà)。從晶胞来看(kàn),相當于(yú)原立方(fāng)晶胞的(de)一(yī)根(gēn)體(tǐ)对角(jiǎo)线伸长(cháng)了,另(lìng)一(yī)根(gēn)體(tǐ)对角(jiǎo)线縮短(duǎn)了。
綜上(shàng)所(suǒ)述,在(zài)整个(gè)温(wēn)區(qū)(<1618℃),钛酸鋇共(gòng)有(yǒu)五(wǔ)種(zhǒng)晶體(tǐ)結構,即六(liù)方(fāng)、立方(fāng)、四(sì)方(fāng)、正(zhèng)交、三(sān)方(fāng),随着温(wēn)度(dù)的(de)降低,晶體(tǐ)的(de)对稱性(xìng)越来越低。在(zài)130℃(即居(jū)里(lǐ)點(diǎn))以(yǐ)上(shàng),钛酸鋇晶體(tǐ)呈現(xiàn)順电性(xìng),在(zài)130℃以(yǐ)下(xià)呈現(xiàn)铁(tiě)电性(xìng)。
随着温(wēn)度(dù)下(xià)降,晶體(tǐ)的(de)对稱性(xìng)下(xià)降。當温(wēn)度(dù)下(xià)降到(dào)130℃时(shí),钛酸鋇發(fà)生(shēng)順电-铁(tiě)电相變(biàn)。在(zài)130~5℃的(de)温(wēn)區(qū)内,钛酸鋇为(wèi)四(sì)方(fāng)晶系4mm點(diǎn)群(qún),具有(yǒu)顯著地(dì)铁(tiě)电性(xìng),其(qí)自(zì)發(fà)极(jí)化(huà)強(qiáng)度(dù)沿c軸方(fāng)向(xiàng),即[001]方(fāng)向(xiàng)。钛酸鋇從立方(fāng)晶系轉(zhuǎn)變(biàn)为(wèi)四(sì)方(fāng)晶系时(shí),結構變(biàn)化(huà)較小。從晶胞来看(kàn),只(zhī)是(shì)晶胞沿原立方(fāng)晶系的(de)一(yī)軸(c軸)拉长(cháng),而(ér)沿另(lìng)两(liǎng)軸縮短(duǎn)。
當温(wēn)度(dù)下(xià)降到(dào)5℃以(yǐ)下(xià),在(zài)5~-90℃温(wēn)區(qū)内,钛酸鋇晶體(tǐ)轉(zhuǎn)變(biàn)成(chéng)正(zhèng)交晶系mm2點(diǎn)群(qún),此(cǐ)时(shí)晶體(tǐ)仍具有(yǒu)铁(tiě)电性(xìng),其(qí)自(zì)發(fà)极(jí)化(huà)強(qiáng)度(dù)沿原立方(fāng)晶胞的(de)面(miàn)对角(jiǎo)线[011]方(fāng)向(xiàng)。为(wèi)了方(fāng)便起見(jiàn),通常采用(yòng)單斜晶系的(de)參數来描述正(zhèng)交晶系的(de)單胞。这(zhè)樣(yàng)處(chù)理的(de)好(hǎo)處(chù)是(shì)使我(wǒ)们(men)很容易地(dì)從單胞中(zhōng)看(kàn)出自(zì)發(fà)极(jí)化(huà)的(de)情況。钛酸鋇從四(sì)方(fāng)晶系轉(zhuǎn)變(biàn)为(wèi)正(zhèng)交晶系,其(qí)結構變(biàn)化(huà)也(yě)不(bù)大(dà)。從晶胞来看(kàn),相當于(yú)原立方(fāng)晶系的(de)一(yī)根(gēn)面(miàn)对角(jiǎo)线伸长(cháng)了,另(lìng)一(yī)根(gēn)面(miàn)对角(jiǎo)线縮短(duǎn)了,c軸不(bù)變(biàn)。
晶相轉(zhuǎn)變(biàn)
當温(wēn)度(dù)繼續下(xià)降到(dào)-90℃以(yǐ)下(xià)时(shí),晶體(tǐ)由(yóu)正(zhèng)交晶系轉(zhuǎn)變(biàn)为(wèi)三(sān)方(fāng)晶系3m點(diǎn)群(qún),此(cǐ)时(shí)晶體(tǐ)仍具有(yǒu)铁(tiě)电性(xìng),其(qí)自(zì)發(fà)极(jí)化(huà)強(qiáng)度(dù)方(fāng)向(xiàng)與(yǔ)原立方(fāng)晶胞的(de)體(tǐ)对角(jiǎo)线方(fāng)向(xiàng)平行。钛酸鋇從正(zhèng)交晶系轉(zhuǎn)變(biàn)成(chéng)三(sān)方(fāng)晶系,其(qí)結構變(biàn)化(huà)也(yě)不(bù)大(dà)。從晶胞来看(kàn),相當于(yú)原立方(fāng)晶胞的(de)一(yī)根(gēn)體(tǐ)对角(jiǎo)线伸长(cháng)了,另(lìng)一(yī)根(gēn)體(tǐ)对角(jiǎo)线縮短(duǎn)了。
綜上(shàng)所(suǒ)述,在(zài)整个(gè)温(wēn)區(qū)(<1618℃),钛酸鋇共(gòng)有(yǒu)五(wǔ)種(zhǒng)晶體(tǐ)結構,即六(liù)方(fāng)、立方(fāng)、四(sì)方(fāng)、正(zhèng)交、三(sān)方(fāng),随着温(wēn)度(dù)的(de)降低,晶體(tǐ)的(de)对稱性(xìng)越来越低。在(zài)130℃(即居(jū)里(lǐ)點(diǎn))以(yǐ)上(shàng),钛酸鋇晶體(tǐ)呈現(xiàn)順电性(xìng),在(zài)130℃以(yǐ)下(xià)呈現(xiàn)铁(tiě)电性(xìng)。




