Anwendung

Sie werden deswegen beispielsweise in Rasterkraftmikroskopen, Rastertunnelmikroskopen oder anderen Rastersondenmikroskopen verwendet. Unter Verwendung des inversen Piezolektrischen Effektes sind Verschiebungen mit einer Auflösung von weniger als einem Atomdurchmesser möglich.Ferroelektrika werden zur Herstellung höchst präziser mechanischer Aktuatoren (Verschiebeelemente) genutzt.

Siehe auch: Ferroelectric Random Access Memory.

Beispiele

Die bekanntesten Ferroelektrika sind Ionenkristalle mit Perowskit-Struktur wie:.

• Bariumtitanat BaTiO₃ (Abkürzung: BTO)
• Blei-Zirkonat-Titanat Pb(Zr_xTi_1-xO₃ (PZT) - wird häufig zur Herstellung piezomechanischer Stellelemente verwendet.
• weiterhin sind auch folgende Stoffe ferroelektrisch, teilweise jedoch nur in Form von Dünnschichten: Strontium-Bismut-Tantalat SrBi₂Ta₂O₉ (SBT), Bismuttitanat Bi₄Ti₃O₁₂ (BIT, manchmal fälschlich BTO), Bismut-Lanthan-Titanat Bi_4-xLa_xTi₃O₁₂ (BLT), Bismut-Titanat-Niobat Bi₃TiNbO₉ (BTN), Strontium-Titanat SrTiO₃ (STO), Barium-Strontium-Titanat Ba_xSr_1-xTiO₃ (BST)
• Hexagonale Manganate RMnO₃ mit R = Y, Sc, In, Ho, Er, Tm, Yb, Lu.
• Inzwischen wurden auch organische Ferroelektrika gefunden, wie beispielsweise Cyclohexane-1,1'-Diacetic Acid oder Triglycinsulfat (CH₂NH₂COOH)₃·H₂SO₄ (TGS)

Eigenschaften

Neben der Ferroelektrizität besitzen Ferroelektrika noch andere interessante Eigenschaften:.

• Hohe Dielektrizitätskonstante: In der Nähe des Phasenübergangs haben Ferroelektrika sehr hohe Dielektrizitätskonstanten im Bereich ε = 100100000, weshalb sie sich auch als Material für Kondensatoren in DRAM-Speicherzellen für Arbeitsspeicher mit hohen Speicherdichten eignen.

• Starke Temperaturabhängigkeit der Dielektrizitätskonstante: Kapazitätsänderungen von 1:10 bis 1:20 zwischen 4 Kelvin (Siedetemperatur von Helium unter Normaldruck) und 300 Kelvin (Raumtemperatur) sind üblich.

• Pyroelektrizität: Eine Abhängigkeit der Oberflächenladungen von der Temperatur bezeichnet man als Pyroelektrizität. Da die spontante Polarisation temperaturabhängig ist, sind alle Ferroelektrika auch pyroelektrisch und eignen sich daher zum Teil als Infrarotdetektoren.

• Piezoelektrizität: Ferroelektrika sind piezoelektrisch: Auf Grund des angelegten elektrischen Feldes, bzw. der Polarisation kommt es zu Verzerrungen des Kristalls (inverser piezoelektrischer Effekt), bzw. durch äußere mechanische Spannungen kann die Größe der Polarisation verändert werden (piezoelektrischer Effekt).