對稱性與點群
極性晶類(polar crystal class)
極性晶類是指其對稱會單獨突顯出一個唯一方向的晶類,一根「特殊軸」,它指向某一邊,且與指向相反邊並不等價。沿著這根軸,晶體帶有與生俱來的電性偏心,正負電荷永久分離,稱為自發極化。想像一支凍結在晶體裡的箭頭,沒有任何對稱操作能把它頭尾對調。
檢驗很精確:一個晶類若沒有任何能反轉那個特殊方向的對稱操作,沒有反演中心、沒有與它垂直的鏡面、沒有垂直的二重軸,它就是極性的。32 個晶類中恰有 10 個合格(1、2、m、mm2、4、4mm、3、3m、6、6mm)。這 10 個就是焦電晶類:加熱這種晶體,極化會改變,釋出可測量的表面電荷。焦電體中極化能被外加電場切換的那一子集,就是鐵電體。
極性晶體撐起了紅外線移動偵測器(防盜警報裡的焦電感測器能察覺移動人體的熱),而其中的鐵電成員(鈦酸鋇、PZT、鈮酸鋰)驅動著電容器、記憶體與電光調變器。10 個極性晶類全都是非中心對稱,所以每個極性晶體也都具壓電性,但反過來不成立:許多壓電體(如石英,晶類 32)並非極性,因為它們沒有唯一、不可反轉的軸。
鈦酸鋇在 120 C 以下屬晶類 4mm,具極性。它的鈦沿四重軸稍微偏離中心,形成一個永久偶極,可被電場翻轉:這正是鐵電體的精髓。
極性晶類擁有一根唯一、不可反轉的軸,並帶有與生俱來的自發極化。
極性(10 個晶類,焦電)是非中心對稱(21 個晶類,多數為壓電)的嚴格子集。每個極性晶體都具壓電性;但並非每個壓電體都是極性,石英是標準的反例。
又稱
另見