材料的(dí)鐵電性起(qǐ)源(yuán)於非(fēi)中(zhōng)心對稱(chēng)性(xìng)材料(liào)中(zhōng)應(yīng)力和靜(jìng)電(diàn)相互(hù)作(zuò)用所(suǒ)共同導(dǎo)致(zhì)的正負(fù)電(diàn)荷不(bù)重合(hé)。這(zhè)種正負(fù)電荷的(dí)不(bù)重(zhòng)合產生的(dí)電(diàn)偶(ǒu)極矩(jǔ)一(yī)致(zhì)排列(liè)，對外(wài)就顯示處了材料(liào)的宏觀電極化。而(ér)金(jīn)屬(shǔ)性(xìng)導電(diàn)材料所(suǒ)*的(dí)特(tè)點(diǎn)是擁(yōng)有大量自(zì)由移動電荷，這種自(zì)由移(yí)動電(diàn)荷會屏蔽一切(qiē)內(nèi)部(bù)的(dí)電荷不(bù)平(píng)衡，使材料(liào)中(zhōng)心對稱(chēng)化(huà)。因(yīn)此，從原(yuán)理(lǐ)上講，金屬性(xìng)和(hé)鐵(tiě)電性是不(bù)可能(néng)共存(cún)於同一(yī)種(zhǒng)材料中的。然而(ér)，早(zǎo) 在 1965 年，Anderson 和 Blount 就預言了(liǎo)一種(zhǒng)名為(wéi)“鐵電金(jīn)屬”的材料(liào)。由於(yú)長時間缺(quē)乏實驗數據(jù)的(dí)支撐(chēng)，這(zhè)類預(yù)言中的(dí)材(cái)料(liào)一直沒有引起(qǐ)人們的廣(guǎng)泛(fàn)重視。近(jìn)，Youguo Shi 等(děng)人利用中子(zǐ)衍射和聚(jù)焦電子束(shù)衍射技術(shù)，在(zài)金屬(shǔ)導(dǎo)電(diàn)性的LiOsO3 材(cái)料(liào)中(zhōng)觀(guān)測(cè)到(dào)了(liǎo)非中(zhōng)心對稱相變。150 K 溫(wēn)度下 LiOsO3 由(yóu)中心對稱 R-3c 結構連續(xù)相(xiāng)變(biàn)到(dào)傳統鐵(tiě)電材料(liào)中存在(zài)的非中心對稱的 R3c 結構。這一(yī)結果重(zhòng)新(xīn)引起了(liǎo)人們對非中(zhōng)心對(duì)稱(chēng)金(jīn)屬的重視。LiOsO3 材(cái)料物理機理(lǐ)的研(yán)究，以(yǐ)及非(fēi)中心對稱(chēng)金(jīn)屬的(dí)預(yù)測今(jīn)年來也(yě)成為熱電研究(jiū)領(lǐng)域。圖(tú) 1.16 中是 LiOsO3 材料(liào)結構參(cān)數隨著溫度的變化圖。可(kě)以看到，在(zài) 150 K 的時候存在一個(gè)明顯的結(jié)構(gòu)相(xiāng)變(biàn)。

為了實(shí)現“鐵(tiě)電(diàn)金屬(shǔ)”的(dí)性質，除了通(tōng)過找(zhǎo)到一(yī)種金屬材料(liào)並(bìng)使其具有非(fēi)中心對(duì)稱結構(gòu)以外，還可(kě)以尋找一種(zhǒng)傳統鐵電絕緣(yuán)材(cái)料(liào)，在保(bǎo)證其(qí)鐵(tiě)電(diàn)極化(huà)不被(bèi)淹(yān)沒(méi)的前(qián)題下進行載流子(zǐ)的(dí)摻雜。[121-123] 傳統(tǒng)的鈣鈦礦型(xíng)鐵(tiě)電材料 BaTiO3（BTO）被(bèi)作(zuò)為(wéi)摻雜對象進(jìn)行(háng)研究。[123-125] 通過(guò)缺(quē)氧(yǎng)退(tuì)火(huǒ)以及生(shēng)長過(guò)程條(tiáo)件控(kòng)製(zhì)，在(zài) BTO 中引(yǐn)入氧空位，從而成(chéng)功(gōng)的達到(dào)電子摻雜，甚至實(shí)現(xiàn)了絕緣(yuán)-金屬的(dí)導(dǎo)電性轉變。 然而大多數報道表明(míng)，在(zài)摻雜到一定(dìng)濃度後(hòu)，BTO 中的(dí)極化畸(jī)變會消失，從(cóng)而鐵電性不再存(cún)在(zài)。近(jìn)還有(yǒu)人(rén)利用認(rèn)為(wéi)構造(zào) SmTiO3/BTO 的(dí)方式，純(chún)靜電摻雜(zá)載流子(zǐ)到(dào) BTO 中，實(shí)現了自由(yóu)載(zǎi)流子和鐵(tiě)電極化(huà)的共(gòng)存。[126] 近(jìn) Xu He等(děng)人有提出了鐵(tiě)電鐵電金屬(shǔ)候(hòu)選(xuǎn)對象 PbTiO3（PTO），他們(mén)理論計(jì)算(suàn)發現在鐵(tiě)電材料 PTO 中進(jìn)行電(diàn)子摻(chān)雜的(dí)過程中，鐵(tiě)電極(jí)化不但(dàn)不會消(xiāo)失(shī)，反而有可能(néng)增強。[127] 圖 1.17 中(zhōng)是不(bù)同(tóng)的後(hòu)退(tuì)火(huǒ)溫(wēn)度下(xià) BTO 的電阻率隨著(zhuó)溫度的(dí)變化情況。後退火(huǒ)溫(wēn)度(dù)越(yuè)高，BTO 材(cái)料內(nèi)部(bù)氧(yǎng)空(kōng)位越多(duō)，響(xiǎng)應的電阻率越(yuè)低(dī)。可(kě)以(yǐ)看出(chū)，1100 ℃的後退火溫度(dù)下(xià)，BTO 樣(yàng)品的電阻(zǔ)率隨著溫度(dù)的升(shēng)高而升高，呈(chéng)現(xiàn)出金屬導(dǎo)電(diàn)性(xìng)。