第1章 铁电材料概论 1
1.1 晶体结构和铁电性 2
1.2 自发极化的起源 4
1.3 场致应变的起源 7
1.4 电光效应 10
1.5 铁电体示例 14
1.5.1 钛酸钡 15
1.5.2 锆钛酸铅（PZT） 17
1.5.3 聚偏二氟乙烯（PVDF） 17
1.5.4 无铅压电陶瓷 18
1.6 铁电材料的应用 18
本章要点 19
本章测验题 20
本章习题 20
参考文献 21
第2章 铁电体的数学处理 22
2.1 物理性质的张量表示 22
2.1.1 张量基础 22
2.1.2 张量表示法 23
2.1.3 晶体对称性和张量形式 23
2.1.4 张量的约简（矩阵符号） 28
2.1.5 电致伸缩系数的矩阵符号 29
2.2 铁电体的唯象理论 36
2.2.1 唯象理论基础 36
2.2.2 朗道相变理论 37
2.2.3 电致伸缩的唯象理论 40
2.2.4 逆电致伸缩效应 42
2.2.5 电致伸缩的温度依赖性 42
2.3 反铁电性的唯象理论 43
2.3.1 反铁电体 43
2.3.2 反铁电体的唯象理论 44
2.4 铁电畴的贡献 46
2.4.1 铁电畴的转向 46
2.4.2 内田-池田（Uchida-Ikeda）模型 49
2.4.3 晶体结构与矫顽电场 52
2.4.4 滞后估算程序 52
2.4.5 电畴工程 54
本章要点 58
本章测验题 59
本章习题 60
参考文献 62
第3章 材料与器件的设计及制备工艺 64
3.1 材料设计 64
3.1.1 组分的选择 64
3.1.2 铁电性的掺杂效应 68
3.1.2.1 畴壁稳定性 68
3.1.2.2 结晶缺陷 69
3.1.3 大功率特性 70
3.2 陶瓷的制备工艺 74
3.2.1 陶瓷粉体的制备 74
3.2.1.1 固相反应法 74
3.2.1.2 共沉淀法 74
3.2.1.3 醇盐水解法 75
3.2.2 烧结工艺 76
3.2.3 单晶的生长 78
3.2.3.1 石英、铌酸锂和钽酸锂 78
3.2.3.2 PZN-PT，PMN-PT和PZT 78
3.2.4 模板晶粒生长 79
3.3 器件设计 80
3.3.1 单圆片 80
3.3.2 多层结构 80
3.3.3 压电单晶片/压电双晶片 82
3.3.4 弯张/柔性铰链杠杆放大机制 86
3.3.5 柔性复合材料 87
3.3.6 薄膜/厚膜 88
3.3.6.1 膜的制备技术 88
3.3.6.2 微机电系统的应用 89
3.3.6.3 薄膜/厚膜中的限制 89
3.4 铁电性尺寸效应 90
3.4.1 铁电性晶粒尺寸效应 90
3.4.2 铁电性三维晶粒尺寸效应 92
本章要点 95
本章测验题 96
本章习题 97
参考文献 98
第4章 高介电材料 101
4.1 陶瓷电容器 101
4.2 片状电容器 102
4.2.1 薄多层电容器 102
4.2.2 贱金属内电极 103
4.2.2.1 钛酸钡基电容片 104
4.2.2.2 钛酸铅基电容片 104
4.3 混合基底 104
4.4 弛豫铁电体 105
4.4.1 高介电常数 107
4.4.2 扩散相变 107
4.4.3 介电弛豫 109
本章要点 113
本章测验题 114
本章习题 114
参考文献 115
第5章 铁电存储器件 116
5.1 DRAM 116
5.1.1 DRAM的原理 116
5.1.2 铁电DRAM 118
5.2 非易失性铁电存储 121
5.2.1 FeRAM（反转电流型） 121
5.2.2 MFSFET 123
本章要点 125
本章测验题 126
本章习题 126
参考文献 127
第6章 热释电器件 128
6.1 热释电材料 128
6.1.1 热释电效应 128
6.1.2 响应率 131
6.1.3 品质因数 132
6.2 温度/红外辐射传感器 133
6.3 红外图像传感器 134
6.4 电卡器件 137
6.4.1 电卡效应 137
6.4.1.1 唯象方程 137
6.4.1.2 电卡材料 138
本章要点 139
本章测验题 140
本章习题 141
参考文献 142
第7章 压电器件 143
7.1 压电材料及其性质 143
7.1.1 压电的重要参数 143
7.1.2 压电材料 148
7.1.2.1 单晶 148
7.1.2.2 多晶材料 148
7.1.2.3 弛豫铁电体 152
7.1.2.4 聚合物 152
7.1.2.5 复合材料 153
7.1.2.6 薄膜 153
7.2 压力传感器/加速计/陀螺仪 153
7.3 压电振子/超声换能器 156
7.3.1 压电谐振 156
7.3.1.1 压电方程 156
7.3.1.2 机电耦合系数 157
7.3.1.3 纵向振动模式 160
7.3.2 压电振子的等效电路 163
7.3.3 压电振子 164
7.3.4 超声换能器 164
7.3.4.1 超声成像 165
7.3.4.2 声化学 166
7.3.5 谐振器/滤波器 167
7.4 表面声波器件 169
7.5 微质量传感器 171
7.5.1 生物传感器 171
7.5.2 黏度传感器 172
7.6 压电变压器 172
7.7 压电致动器 174
7.7.1 陶瓷致动器材料 175
7.7.2 致动器设计 177
7.7.3 驱动/控制技术 178
7.7.4 器件应用 183
7.7.4.1 伺服位移换能器 183
7.7.4.2 脉冲驱动马达 184
7.8 超声马达 189
7.8.1 超声马达 189
7.8.2 超声马达的分类和原理 190
7.8.2.1 驻波型 191
7.8.2.2 行波型 191
7.8.3 驻波型马达 192
7.8.3.1 旋转马达 192
7.8.3.2 线性马达 194
7.8.4 行波型马达 195
7.8.4.1 线性马达 195
7.8.4.2 旋转马达 196
7.8.4.3 不同类型超声马达的对比 200
7.8.5 平滑冲击驱动装置 200
7.9 压电能量回收 201
7.9.1 用于能量回收的压电被动阻尼 201
7.9.2 高功率能量回收（～W） 202
7.9.3 低功率能量回收（～mW） 203
本章要点 204
本章测验题 206
本章习题 206
参考文献 208
第8章 电光器件 213
8.1 电光效应回顾 213
8.2 透明电光陶瓷 213
8.2.1 （Pb，La）（Zr，Ti）O3 214
8.2.2 PMN-PT 216
8.2.3 Pb（Zn1/3Nb2/3）O3 218
8.3 块体电光器件 220
8.3.1 铁电图像存储器 220
8.3.2 眼保护应用 220
8.3.3 立体电视应用 220
8.3.4 二维显示器 221
8.3.4.1 二维显示器的制造工艺 222
8.3.4.2 光阀阵列的性质 223
8.3.4.3 图像投影仪的构造 225
8.3.5 KTN单晶光学开关 227
8.3.6 激光束扫描仪 229
8.4 波导调制器 230
8.4.1 LiNbO3波导 230
8.4.2 PZT薄膜波导 232
本章要点 232
本章测验题 233
本章习题 235
参考文献 236
第9章 PTC材料 238
9.1 PTC现象的机制 238
9.1.1 PTC现象 238
9.1.2 PTC现象的机制 239
9.1.2.1 半导体性质 239
9.1.2.2 肖特基势垒效应 239
9.1.2.3 实验验证 242
9.2 PTC热敏电阻 242
9.3 晶界层电容器 245
本章要点 246
本章测验题 246
本章习题 246
参考文献 247
第10章 复合材料 248
10.1 连通性 248
10.2 复合效应 249
10.2.1 加和效应 249
10.2.2 结合（除法）效应 250
10.2.3 乘积效应 251
10.3 PZT：聚合物复合材料 252
10.3.1 压电复合材料 252
10.3.2 PZT：聚合物复合材料的原理 253
10.3.3 0-3复合材料的理论模型 256
10.3.4 先进PZT：聚合物复合材料 258
10.4 复合材料阻尼器和能量回收器 258
10.4.1 压电复合材料阻尼器 259
10.4.2 压电复合材料能量回收器 262
10.5 磁电传感器 264
本章要点 266
本章测验题 267
本章习题 267
参考文献 269
第11章 铁电器件的未来 271
11.1 市场份额 271
11.1.1 铁电器件的市场份额 271
11.1.2 压电致动器的市场份额 272
11.2 可靠性问题 274
11.2.1 材料的改进 274
11.2.2 器件的可靠性 275
11.2.3 驱动/控制技术 276
11.2.4 安全系统 276
11.3 畅销器件的开发 277
11.3.1 三种创造力 277
11.3.2 技术创造力 277
11.3.2.1 新功能或新材料的发现 277
11.3.2.2 性能提升 282
11.3.3 产品规划创造力 286
11.3.3.1 种子和需求 286
11.3.3.2 技术管理中的创新障碍 288
11.3.3.3 开发节奏 288
11.3.3.4 规格 288
11.3.3.5 产品设计哲学 290
11.3.3.6 智能系统 291
11.3.4 市场创造力 291
11.3.4.1 选择目标客户 292
11.3.4.2 聚焦 295
11.3.4.3 支配市场 297
11.3.5 商业战略 299
11.3.5.1 分析工具 299
11.3.5.2 内部环境分析 300
11.3.5.3 外部环境分析 303
本章要点 305
本章测验题 306
本章习题 306
参考文献 308
索引 310