電介質與鐵電體
極性晶體
/ POH-ler KRIS-tul /
大多數晶體都不偏不倚:它們的原子排得如此對稱,以至於「上」和「下」毫無分別,沒有哪個方向是特別的。極性晶體打破了這份不偏不倚。它的原子堆疊得讓某個方向和它的反方向當真不一樣,於是晶體帶上了一支內置的電箭頭——一個永久的電荷分離方向。
這歸根結底是對稱性的事。在極性晶體裡,原子的重複排布沒有一個能把結構翻回自身的中心,也沒有任何能把那條特殊軸線翻轉的對稱。結果,每個單元裡正電荷和負電荷的中心不再重合,而這些微小的偶極又全都朝著同一個方向,於是即便不加電場,整塊晶體也有了一個淨的偶極方向。
這之所以重要,是因為「極性」是一道門檻性質:只有極性晶體才可能是熱釋電的,而鐵電體——那些極化能被你切換的——是極性晶體裡的一個特殊子集。常見的混淆是把「極性」和「帶電」搞混;極性晶體整體上是電中性的,就像一個水分子。它只是把一個方向烤進了骨子裡,正如磁鐵有南北極,卻並不帶淨電荷。
氧化鋅是一種極性晶體:沿著某一條軸,鋅層和氧層交替排列,使得晶體的兩端當真不同,一個面偏正、另一個面偏負。正是這個內置的方向,讓氧化鋅既是熱釋電的、又是壓電的。
在氧化鋅中,交替的層讓晶體兩端當真不同——這就是極性晶體。
極性晶體整體上是電中性的;「極性」指的是一個內置的電荷分離方向,而不是帶有淨電荷。
又稱
另見