鐵電材料是在特定溫度區間內存在自發極化的一類材料,且在外場作用下,材料自發極化的方向隨外場方向而改變。因此,“鐵電性”就是晶體的自發極化在外場作用下發生改變的性質。鈣鈦礦型鐵電體是數目多的一類鐵電體,其通式為 ABO3,結構如圖 2.2 所示。鈣鈦礦結構可用簡立方格子來描述,頂角為離子半徑較大的 A 離子,體心為離子半徑較小的 B 離子,O 離子占據面心位置。這樣,就形成了 B 離子在中心,O 離子在頂點的氧八面體。在鈣鈦礦鐵電體和其他一些含氧八面體中,B 離子會發生偏離中心位置的移動,這就是這些材料自發極化的來源。當外界條件變化時,鐵電體在外界刺激下發生順電-鐵電相變,位于體心的 B 離子偏離中心位置,晶胞中的正負電荷重心不重合,存在電偶極矩并產生自發極化。
電滯回線,表明了材料極化強度隨外加電場變化滯后的現象,如圖 2.3 所示,是鐵電材料主要的特征。若外加電場改變,鐵電體的極化就會改變,且這種改變是非線性的。當外電場發生轉向時,鐵電材料內部新的鐵電疇開始成核長大,疇壁發生移動,終發生極化轉向。電滯回線充分表明鐵電材料中自發極化在電場作用下是可翻轉的,這一特性在實現數據存儲方面有重要應用,特別是在非揮發性存儲器件中的應用。不僅如此,鐵電材料是介電材料、壓電材料和熱釋電材料的亞族,所以鐵電材料除了具備鐵電性之外,還必然具備介電、壓電、熱釋電等性能,在半導體、應用物理等領域均有重要應用。