Et ferroelektrisk materiale (i udenlandsk litteratur er navnet " ferroelektrisk " almindeligt) et materiale med spontan polarisering , hvis orientering kan ændres ved hjælp af et eksternt elektrisk felt [1] . Sådanne stoffer udviser ferroelektrisk hysterese , når materialets polarisering afhænger tvetydigt af det eksterne elektriske felt.
Ferroelektriske faseovergange er ofte karakteriseret ved enten en deformationsovergang (f.eks. BaTiO 3 ) eller en ordensforstyrrelsesovergang (f.eks. NaNO 2 ), selvom faseovergange ofte udviser elementer af begge adfærd. Bariumtitanat , et typisk ferroelektrisk materiale, gennemgår en forskydningsovergang (ændrer et atoms position i enhedscellen uden at deformere krystallen), hvilket kan forstås som en polariseringskatastrofe , hvor hvis en ion forskydes lidt fra en ligevægt tilstand, øges styrken af de lokale elektriske felter produceret af ionerne i krystal hurtigere end elastisk-rebalancerende kræfter. Dette fører til et asymmetrisk skift i ligevægtsioners positioner og følgelig til et konstant dipolmoment i enhedscellen. Den ioniske forskydning i bariumtitanat refererer til positionen af titaniumionen i det oktaedriske iltbur. I blytitanat , et andet vigtigt ferroelektrisk materiale, med en struktur, der ligner bariumtitanat, er drivkraften for ferroelektricitet mere kompleks, og interaktioner mellem bly og oxygenioner spiller også en vigtig rolle. I et ferroelektrisk med en ordens-forstyrrelsesovergang har hver enhedscelle et dipolmoment, men ved høje temperaturer er de tilfældigt rettet. Når temperaturen falder, og faseovergangspunktet passerer, bliver dipolerne ordnet, og de peger alle i samme retning inden for domænet.
Et vigtigt ferroelektrisk materiale til applikationer er blyzirkonattitanat (PZT), som er en fast opløsning dannet mellem ferroelektrisk blytitanat og antiferroelektrisk blyzirkonat. Forskellige sammensætninger bruges til forskellige formål: til hukommelsesceller foretrækkes PZT, som i sammensætning er tættere på blytitanat, mens der i piezoelektriske applikationer anvendes piezoelektriske koefficienter med funktioner forbundet med en morfotrop fasegrænse, der er tæt på 50/ 50 sammensætning.
For ferroelektriske krystaller observeres ofte multiple faseovergangstemperaturer og domænestrukturhysterese , som det er tilfældet for ferromagnetiske krystaller. Naturen af faseovergangen i nogle ferroelektriske krystaller er endnu ikke blevet undersøgt.
I 1974 brugte R. B. Meyer symmetriteori til at forudsige ferroelektriske flydende krystaller [2] , hvilket blev bekræftet af adskillige observationer af adfærden forbundet med ferroelektricitet i chirale vippede smektiske flydende krystalfaser. Teknologien har gjort det muligt at skabe fladskærme. Fra 1994 til 1999 blev masseproduktion udført af Canon. Ferroelektriske flydende krystaller bruges til fremstilling af reflekterende LCoS .
I 2010 opdagede David Field, at film af almindelige kemikalier som dinitrogenoxid eller propan også udviser ferroelektriske egenskaber. Denne nye klasse af ferroelektriske materialer udviser "spontan polarisering" og påvirker også den elektriske natur af støv i det interstellare medium.
Andre ferroelektriske materialer i brug omfatter triglycinsulfat , polyvinylidenfluorid (PVDF) og lithiumtantalat . [3]
Også af interesse er materialer, der kombinerer både ferroelektriske og metalliske egenskaber ved stuetemperatur. [4] Ifølge en undersøgelse offentliggjort i 2018 i Nature Communications [5] var videnskabsmænd i stand til at skabe en todimensionel film af et materiale, der både var "ferroelektrisk" (havde en polær krystalstruktur) og leder elektricitet.