Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Сегнетоэлектрический домен
Движение сегнетоэлектрических доменов представляет собой особый тип твердофазного превращения, ранее рассматривавшийся как полиморфный и в некоторой степени аналогичный исчезновению электрических двойников. При температуре Кюри сегнетоэлектрические свойства исчезают и наблюдается истинное полиморфное превращение. [2]
В кристаллах KSN сегнетоэлектрические домены ориентированы вдоль тетрагональной оси с. Если электриче ское поле приложить вдоль оси с неполярного образца, то домены, антипараллельные направлению поля, изменят свое направление поляризации, так что все домены окажутся направленными параллельно приложенному полю. Изменение направления приложенного поля, а следовательно, и поляризации на противоположное не должно изменять диэлектрические свойства кристалла. Однако эксперименты показали, что диэлектрические свойства не соответствуют исходным, если кристалл деполяризовался в уменьшающемся переменном поле, тогда как при термической деполяризации ( при охлаждении от температуры выше точки Кюри) его свойства полностью восстанавливаются. Кроме того, было обнаружено, что приложение переменного поля к полидоменному кристаллу оказывает тот же самый эффект, что и постоянное поле. [3]
При высоких температурах для поляризации сегнетоэлектрических доменов требуются более слабые приложенные поля, что можно часто наблюдать при изучении кристаллов в скрещенных поляроидах. [4]
Наиболее часто употребляемый до недавних пор способ обнаружения сегнетоэлектрических доменов состоит в травлении образцов в смеси фтористоводородной ( HF) и азотной ( HNOs) кислот и последующем наблюдении доменной структуры в поляризационном микроскопе. Помимо экспериментальных трудностей, связанных с чрезвычайной агрессивностью такой смеси, этот способ приводит к частичному разрушению поверхностного слоя материала. [7]
Среди первых вариантов электрически управляемых ПВМС, предназначенных для формирования двухмерных массивов информации ( страниц) с целью их последующей записи в оптические запоминающие устройства, рассматривались ПВМС на основе монокристаллических сегиетоэлектриков, в которых при температуре ниже точки Кюри осуществляется переориентация электрическим полем векторов поляризации сегнетоэлектрических доменов из одного устойчивого состояния в другое. [11]
Причиной образования доменов являются обменные силы возникающие в результате обобществления электронов, принадлежащих соседним атомам. Поэтому стенки между сегнетоэлектрическими доменами тонкие, порядка нескольких междуатомных расстояний, в отличие от стенок ферромагнитных доменов, которые могут доходить до сотен междуатомных расстояний из-за наличия в ферромагнетиках дальнодействующих сил ди-поль-дипольного взаимодействия. [12]
Как было установлено ранее [78, 235], именно при таких условиях возникает максимальная концентрация фотовозбужденных электронов. В средней части пластины предварительно путем приложения периодически градиентного электрического поля была сформирована система из 50 сегнетоэлектрических доменов с шириной каждого порядка 50 мкм. [14]
Что такое домены в сегнетоэлектрике
Сегнетоэлектриками называют вещества, обладающие спонтанной поляризацией, направление которой может быть изменено с помощью внешнего электрического поля.
В отсутствие внешнего электрического поля сегнетоэлектрики, как правило, имеют доменную структуру. Домены представляют собой макроскопические области, обладающие спонтанной (самопроизвольной) поляризацией, которая возникает под влиянием внутренних процессов в диэлектрике. Направления электрических моментов у разных доменов различно. Поэтому суммарная поляризованность образца в целом может быть равна нулю. Если кристалл имеет малые размеры, то он может состоять всего лишь из одного домена. Однако крупные образцы всегда разбиваются на множество доменов, поскольку однодоменное состояние энергетически невыгодно. Разбиение на домены уменьшает электростатическую энергию сегнетоэлектрика.
В монокристалле относительная ориентация электрических моментов доменов определяется симметрией кристаллической решетки. Например, в тетрагональной модификации титаната бария (ВаТiO3) возможны шесть направлений спонтанной поляризованности, антипараллельных или перпендикулярных друг другу. Соответственно для этого случая различают 180-градусные и 90-градусные доменные границы.
Рисунок 4.45 – Схема расположения доменов в кристалле титаната бария тетрагональной модификации
Внешнее электрическое поле изменяет направления электрических моментов доменов, что создает эффект очень сильной поляризации. Этим объясняются свойственные сегнетоэлектрикам сверхвысокие значения диэлектрической проницаемости (до сотен тысяч). Доменная поляризация связана с процессами зарождения и роста новых доменов за счет смещения доменных границ, которые в итоге вызывают переориентацию вектора спонтанной поляризованности в направлении внешнего электрического поля.
Следствием доменного строения сегнетоэлектриков является нелинейная зависимость их электрической индукции (электрического смещения) от напряженности электрического поля (рисунок 4.46). При воздействии слабого электрического поля связь между индукцией D и напряженностью Е носит приблизительно линейный характер (участок OA). На этом участке преобладают процессы обратимого смещения доменных границ. В области более сильных полей (область АВ) смещение доменных границ носит необратимый характер. При этом разрастаются домены с преимущественной ориентацией, у которых вектор спонтанной поляризации образует наименьший угол с направлением поля. При некоторой напряженности поля, соответствующей точке В, все домены оказываются ориентированными по полю. Наступает состояние технического насыщения, которое в монокристаллах соответствует однодоменному состоянию. Некоторое возрастание индукции в сегнетоэлектрике на участке технического насыщения обусловлено процессами индуцированной (т. е. электронной и ионной) поляризации. Ее роль усиливается с повышением температуры. Кривую ОАВ называют основной кривой поляризации сегнетоэлектрика (кривая заряда сегнетоэлектрического конденсатора). Она образуется как совокупность вершин гистерезисных петель, полученных при различных значениях амплитуды переменного поля.
Рисунок 4.46 – Основная кривая поляризации сегнетоэлектрика и петля диэлектрического гистерезиса
Если в поляризованном до насыщения образце уменьшить напряженность поля до нуля, то индукция в ноль не обратится, а примет некоторое остаточное значение Dr. При воздействии полем противоположной полярности индукция быстро уменьшается и при некоторой напряженности поля изменяет свое направление. Дальнейшее увеличение напряженности поля вновь переводит образец в состояние технического насыщения (точка С). Отсюда следует, что переполяризация сегнетоэлектрика в переменных полях сопровождается диэлектрическим гистерезисом. Напряженность поля Ес, при которой индукция проходит через ноль, называется коэрцитивной силой.
Диэлектрический гистерезис обусловлен необратимым смещением доменных границ под действием поля и свидетельствует о дополнительном механизме диэлектрических потерь, связанных с затратами энергии на ориентацию доменов. Площадь гистерезисной петли пропорциональна энергии, рассеиваемой в диэлектрике за один период. Вследствие потерь на гистерезис сегнетоэлектрики характеризуются весьма большим значением tgδ, который в типичных случаях принимает значение порядка 0,1.
Нелинейность поляризации по отношению к внешнему полю и наличие гистерезиса обусловливают зависимость диэлектрической проницаемости и емкости сегнетоэлектрического конденсатора от режима работы. Поэтому для характеристики свойств материала в различных условиях работы нелинейного элемента используются различные диэлектрические проницаемости: статическая, реверсивная, эффективная и др.
Статическая диэлектрическая проницаемость εст определяется по основной кривой поляризации сегнетоэлектрика:
 | (4.84) |
Реверсивная диэлектрическая проницаемость εр характеризует изменение поляризации сегнетоэлектрика в переменном электрическом поле при одновременном воздействии постоянного поля.
Эффективную диэлектрическую проницаемость εэ, как и эффективную емкость конденсатора, определяют по действующему значению тока I (несинусоидального), проходящего в цепи с нелинейным элементом при заданном действующем напряжении 
с угловой частотой ω:
 | (4.85) |
Диэлектрическую проницаемость, измеряемую в очень слабых электрических полях, называют начальной.
Специфические свойства сегнетоэлектриков проявляются лишь в определенном диапазоне температур. В процессе нагревания выше некоторой температуры происходит распад доменной структуры, и сегнетоэлектрик переходит в параэлектрическое состояние. Температура такого фазового перехода получила название сегнетоэлектрической точки Кюри. В точке Кюри спонтанная поляризованность исчезает, а диэлектрическая проницаемость достигает своего максимального значения.
Переход сегнетоэлектрика в параэлектрическое состояние сопровождается резким уменьшением tgδ, поскольку исчезают потери на гистерезис.
По типу химической связи и физическим свойствам все сегнетоэлектрики принято подразделять на две группы – ионные и дипольные кристаллы.
У соединений первой группы характерным структурным элементом кристаллической решетки является кислородный октаэдр, благодаря чему эти материалы получили название сегнетоэлектриков кислородно-октаэдрического типа. К ионным сегнетоэлектрикам относятся титанат бария (ВаТiO3), титанат свинца (PbTiО3), ниобат калия (KNbО3), ниобат лития (LiNbО3), танталат лития (LiTaО3), йодат калия (КIO3) и др.
У кристаллов сегнетоэлектриков второй группы имеются готовые полярные группы атомов, способные занимать различные положения равновесия. К дипольным сегнетоэлектрикам относятся сегнетова соль (NaКС4Н4О6·4Н2О), дигидрофосфат калия (КН2РО4), нитрит натрия NaNО2 и др. Именно в кристаллах сегнетовой соли впервые были обнаружены особенности в поведении диэлектриков, обусловленные спонтанной поляризацией. Отсюда произошло и название всей группы материалов со специфическими свойствами – сегнетоэлектрики.
Ионные и дипольные сегнетоэлектрики существенно различаются по свойствам. Так, все соединения кислородно-октаэдрического типа нерастворимы в воде, обладают значительной механической прочностью, легко получаются в виде поликристаллов по керамической технологии. Наоборот, дипольные сегнетоэлектрики обладают высокой растворимостью в воде и малой механической прочностью. Например, растворимость сегнетовой соли в воде столь велика, что ее кристаллы можно распилить с помощью влажной нити. Благодаря высокой растворимости в воде можно легко вырастить крупные монокристаллы этих соединений из водных растворов.
Подавляющее большинство сегнетоэлектриков первой группы имеет значительно более высокую температуру Кюри и большее значение спонтанной поляризованности, нежели сегнетоэлектрики второй группы. У значительной части дипольных сегнетоэлектриков точка Кюри лежит намного ниже комнатной температуры.
Рассмотрим более подробно механизм возникновения спонтанной поляризации на примере титаната бария (ВаТiO3), который по своему техническому применению занимает ведущее место среди сегнетоэлектриков. При температуре выше 120 °С (точка Кюри) титанат бария обладает кристаллической структурой типа перовскит, показанной на рисунке 4.47,а. В состав элементарной ячейки, имеющей форму куба, входит одна формульная единица типа АВО3. Основу структуры составляют кислородные октаэдры, в центре которых расположены ионы титана. В свою очередь, ионы кислорода центрируют грани кубов, составленных из ионов бария.
Рисунок 4.47 – Механизм поляризации в титанате бария
Размеры элементарной ячейки больше удвоенной суммы ионных радиусов титана и кислорода. Поэтому ион титана имеет некоторую свободу перемещения в пределах кислородного октаэдра.
При высокой температуре вследствие интенсивного теплового движения ион титана непрерывно перебрасывается от одного кислородного иона к другому, так что его положение, усредненное во времени, совпадает с центром элементарной ячейки. Благодаря центральной симметрии такая ячейка не обладает электрическим моментом (рисунок 4.47, б).
При температуре ниже точки Кюри энергия теплового движения недостаточна для переброса иона титана из одного равновесного положения в другое, и он локализуется вблизи одного из окружающих его кислородных ионов. В результате нарушается кубическая симметрия в расположении заряженных частиц, и элементарная ячейка приобретает электрический момент (рисунок 4.47,в). Одновременно с этим искажается форма ячейки – она вытягивается по направлению оси, проходящей через центры ионов кислорода и титана, сблизившихся между собой, принимая тетрагональную симметрию.
Взаимодействие между заряженными частицами соседних ячеек приводит к тому, что смещение ионов титана происходит в них согласованно, в одном направлении, а это, в свою очередь, приводит к образованию доменов. Фазовый переход в сегнетоэлектрическую фазу обусловлен смещением из симметричных положений не только ионов титана; существенный вклад в электрический момент каждой ячейки вносит и смещение кислородных ионов.
В некоторых кристаллах электрические моменты соседних элементарных ячеек за счет соответствующего смещения ионов или упорядочения дипольных моментов оказываются ориентированными во взаимно противоположных направлениях. Такие вещества с антипараллельными электрическими моментами называются антисегнетоэлектриками. Они также имеют доменное строение, однако спонтанная поляризованность каждого домена равна нулю. В параэлектрической фазе (т.е. выше температуры Кюри) антисегнетоэлектрики могут обладать высокой диэлектрической проницаемостью. Примерами антисегнетоэлектриков являются цирконат свинца (PbZrО3), ниобат натрия NaNbО3, дигидрофосфат аммония (NH4H2PО4) и др.
Важнейшими направлениями технического применения сегнетоэлектриков являются следующие:
1) изготовление малогабаритных низкочастотных конденсаторов с большой удельной емкостью;
2) использование материалов с большой нелинейностью поляризации для диэлектрических усилителей, модуляторов и других управляемых устройств;
3) использование сегнетоэлементов в качестве ячеек памяти;
4) использование кристаллов сегнето- и антисегнетоэлектриков для модуляции и преобразования лазерного излучения;
5) изготовление пьезо- и пироэлектрических преобразователей.
© ФГБОУ ВПО «Уфимский государственный нефтяной технический университет»
Редакционно-издательский центр
Отдел допечатной подготовки и программно-методического обеспечения
Уфа 2014
Сегнетоэлектрики
Вы будете перенаправлены на Автор24
Что такое сегнетоэлектрики
Сегнетоэлектриками называют полярные диэлектрики, которые в определённом интервале температур поляризуются при отсутствии внешнего электрического поля (спонтанно поляризованы). Но на границах данного температурного интервала они испытывают фазовые превращения, в которых переходят в новые кристаллические модификации, в которых спонтанная поляризация отсутствует.
От обычных пироэлектриков сегнетоэлектрики отличаются еще тем, что направление спонтанной поляризации в сегнетоэлектрике может быть изменено на противоположное даже слабым электрическим полем, тогда как в пироэлектриках это возможно только в сильных полях. Прямую, которая параллельна вектору спонтанной поляризации сегнетоэлектрика, называют полярной осью. У сегнетоэлектрика может быть одна или несколько полярных осей.
Кристаллическая модификация, в которой сегнетоэлектрик спонтанно поляризован, называют полярной фазой, соответственно, противоположная модификация называется неполярной.
Сегнетоэлектрики и ферроэлектрики
Довольно часто сегнетоэлектрики сравнивают с ферроэлектриками (аналогия формальная). Яркими примерами сегнетоэлектриков служат сегнетова соль ($NaKC_4H_4O_6\cdot 4H_2O$), которая дала название этому классу диэлектриков, титанат бария ($BaTiO_3$). Известно более ста разных чистых сегнетоэлектриков и большое количество сегнетоэлектрических растворов.
Сегнетоэлектрики характеризуются рядом аномальных диэлектрических и других физических свойств (пьезоэлектрических, электрооптических и других).
Сильное взаимодействие дипольных моментов молекул в сегнетоэлектриках ведет к тому, что возникает конечная поляризованность ($\overrightarrow
$) при бесконечно малой напряженности поля ($\overrightarrow
Направление спонтанной поляризации можно изменить у сегнетоэлектриков как используя внешнее поле, так и за счет механического напряжения.
Точка Кюри
Закон изменения диэлектрической восприимчивости
Закон изменения диэлектрической восприимчивости около точки Кюри в неполярной фазе можно записать как:
Спонтанная поляризация
Готовые работы на аналогичную тему
Понятно, что для того, чтобы уменьшить энергию полей, следует уменьшать объемы доменов. Однако это уменьшение не может быть бесконечным. Делению доменов препятствует наличие поверхностной энергии на границе соседних доменов. При уменьшении отдельных доменов, растет их количество, следовательно, сумма поверхностей границ увеличивается, а значит, увеличивается поверхностная энергия. Получается, что домены могут уменьшаться только до определенных размеров, когда это ведет к уменьшению полной энергии системы. Этим фиксируется размер домена, который составляет примерно тысячи межмолекулярных расстояний.
Существование доменов доказано опытным путем. Их наблюдают с помощью поляризованного света и в опытах по травлению поверхности сегнетоэлектрика, так как разные части домена при травлении разрушаются с различной скоростью.
Таким образом, процесс поляризованности сегнетоэлектрика во внешнем поле состоит в переориентации дипольных моментов отдельных доменов, изменении объемов и движении границ между доменами. Эти процессы и в настоящее время изучаются.
Антисегнетоэлектрики
В полях с небольшой напряженностью антисегнетоэлектрики ведут себя как обычные диэлектрики и обладают поляризованностью, которая линейно зависит от напряженности внешнего поля. В сильных полях у подобных веществ возможен переход в сегнетоэлектрическое состояние. При большом модуле напряженности поля (большие колебания напряжения) у антисегнетоэлектриков наблюдаются две петли гистерезиса.
В соответствии с типом химической связи все сегнетоэлектрики делят на: ионные кристаллы и дипольные кристаллы. У соединений, которые относят к первой группе, структурным элементом кристаллической решетки является кислородный октаэдр. Пример, титанат бария, титанат свинца. У сегнетоэлектриков второй группы присутствуют готовые полярные группы атомов, которые могут занимать положения равновесия (сегнетова соль, нитрит натрия).
Задание: Выделите ряд свойств, которые отличают сегнетоэлектрики от остальных диэлектриков.
Задание: Что называют сегнетоэлектрической точкой Кюри?
Особенные свойства сегнетоэлектрики проявляют только в определенном температурном диапазоне. Если сегнетоэлектрик нагреть (а иногда охладить) выше, чем некоторая определенная температура произойдет распад доменной структуры и тогда сегнетоэлектрик перейдет в параэлектрик. Температура такого фазового перехода получила и называется сегнетоэлектрической точкой Кюри. В точке Кюри спонтанная поляризованность исчезает, а диэлектрическая проницаемость достигает своего максимума (рис.1).
Сегнетоэлектрики
Сегнетоэлектриками называют материалы, обладающие спонтанной поляризацией, направление которой может быть изменено с помощью внешнего электрического поля.
За рубежом сегнетоэлектрики называют ферроэлектриками, поскольку сегнетоэлектрики являются формальными аналогами ферромагнетиков.
На примере BаTiO3 рассмотрим структуру и свойства сегнетоэлектриков.
Химические связи в BаTiO3 ионно-ковалентные. Титанат бария кристаллизуется в структуру типа перовскит. Элементарную ячейку решетки такого типа можно представить следующим образом: основу структуры составляют кислородные октаэдры, в центре которых расположены ионы титана. В свою очередь, ионы кислорода центрируют грани куба, составленного из ионов бария (рис. 2).
Размеры элементарной ячейки больше удвоенной суммы ионных радиусов ионов титана и кислорода. Поэтому ион титана имеет некоторую свободу перемещения в кислородном октаэдре.
Понижение температуры ведет к снижению кинетической энергии иона титана и при некоторой температуре (ниже 120 °С) он локализуется вблизи одного из ионов кислорода. В результате, симметрия в расположении заряженных частиц нарушается, и элементарная ячейка приобретает дипольный момент. В соседней элементарной ячейке ион титана смещается к отрицательному полюсу образовавшегося диполя. Таким образом, соседние элементарные ячейки становятся спонтанно поляризованными.
Одновременно со спонтанной поляризацией идет деформация кристаллической решетки, и кубическая решетка становится ромбоэдрической.
Итак, ниже некоторой температуры (температуры Кюри) сегнетоэлектрики самопроизвольно поляризуются, и при этом деформируется их кристаллическая решетка. Выше температуры Кюри сегнетоэлектрики переходят в параэлектрическое состояние, и кристаллическая решетка становится симметричной. Изменение типа кристаллической решетки при переходе через точку Кюри принято называть фазовым переходом.
Образование доменов в кристаллах сегнетоэлектриков связано с тем, что в том случае, когда все соседние элементарные ячейки кристалла поляризованы в одном и том же направлении, вокруг кристалла появляется внешнее электрическое поле. Наличие электрического поля повышает энергию системы и для снижения энергии кристалл самопроизвольно разбивается на домены.
Важно отметить, что на границах доменов происходит постепенный поворот дипольных моментов из одного направления в другое, аналогично тому, как происходит этот поворот в ферромагнетиках. В этом еще одно сходство сегнетоэлектриков с ферромагнетиками. Очевидно, что границы доменов в сегнетоэлектриках взаимодействуют со структурными несовершенствами решетки так же, как и ферромагнетиках.
При помещении сегнетоэлектрика в электрическое поле некоторые домены имеют минимальную энергию, поскольку их дипольные моменты совпадают с направлением поля. Для снижения суммарной энергии материала эти домены растут, и суммарная поляризация сегнетоэлектрика увеличивается (рис. 4). После того, как благоприятно ориентированные домены заполнят весь кристалл, рост поляризации прекратится.
Известно, что диэлектрическая проницаемость является отношением вектора электрического смещения к вектору напряженности электрического поля e=D/E. Таким образом, в области резкого роста поляризации диэлектрическая проницаемость сегнетоэлектриков максимальна.
Подобная зависимость диэлектрической проницаемости сегнетоэлектриков от напряженности электрического поля позволяет использовать такие материалы для изготовления датчиков напряженности электрического поля и варикондов – нелинейных конденсаторов, емкость которых зависит от приложенного напряжения.
 |
Существенное влияние на поведение диэлектриков в электрическом поле оказывает и температура. Как отмечалось ранее, при достижении некоторой температуры сегнетоэлектрики переходят в параэлектрическое состояние. Эту температуру называют температурой Кюри. Рассмотрим влияние температуры на свойства сегнетоэлектриков подробнее, в качестве примера вновь возьмем титанат бария. При повышении температуры кинетическая энергия ионов возрастает, и взаимодействие между ионами кислорода и титана, образующими дипольные моменты, ослабевает. Поэтому поворот диполей облегчается, и максимум поляризации наблюдается при меньших значениях напряженности электрического поля. Следовательно, диэлектрическая проницаемость сегнетоэлектриков растет. При равенстве энергии электростатического взаимодействия ионов кислорода и титана с кинетической энергией колебаний ионов титана сегнетоэлектрик переходит в параэлектрическое состояние. При этом диэлектрическая проницаемость достигает максимума. Дальнейший рост температуры, приводит к тому, что тепловые колебания разориентируют диполи и диэлектрическая проницаемость снижается.
Из приведенного рассмотрения вытекают две важные особенности сегнетоэлектриков. Во-первых, сегнетоэлектрики можно использовать для изготовления датчиков температуры. Во-вторых, изменение энергии электростатического взаимодействия между ионами и изменение массы ионов при легировании позволяет изменять температуру Кюри. Последнее обстоятельство позволяет создавать материалы с размытой точкой Кюри, тогда в достаточно широком диапазоне температур у сегнетоэлектрики будет достаточно большая диэлектрическая проницаемостью, что позволяет использовать такие материалы для изготовления конденсаторов большой емкости. Кроме того, изменение точки Кюри при легировании позволяет изготавливать компенсирующие конденсаторы, емкость которых изменяется при нагреве и компенсирует изменение емкости других конденсаторов. В качестве иллюстрации влияния легирования на свойства сегнетоэлектриков рассмотрим легирование титаната бария цирконатом бария и титанатом калья.
Как видно из приведенных рисунков, легирование приводит к существенному изменению свойств сегнетоэлектриков, поэтому на базе твердых растворов изготавливаются материалы с различными свойствами.
Конденсаторная сегнетоэлектрическая керамика. Для изготовления конденсаторной сегнетоэлектрической керамики используют добавки, которые «размывают» сегнетоэлектрический фазовый переход, что приводит к сглаживанию температурной зависимости диэлектрической проницаемости. Следует, однако, отметить, что сглаживание зависимости диэлектрической проницаемости от температуры ведет к снижению диэлектрической проницаемости.
Среди существующей конденсаторной сегнетокерамики можно выделить:
3. Материалы с максимальным значением диэлектрической проницаемости в заданном диапазоне температур. Типичным представителем является материал Т-8000. Данный материал является твердым раствором BaTiO3 – BaZrO3. Максимум диэлектрической проницаемости находится в области комнатной температуры и составляет 8000. Используется для изготовления конденсаторов при комнатной температуре, работающих в нешироком диапазоне температур.
Сегнетоэлектрическая керамика для варикондов.Варикондами называют нелинейные конденсаторы, емкость которых зависит от напряженности электрического поля. Одна из важнейших характеристик варикондов – коэффициент нелинейности К – отношение максимального значения диэлектрической проницаемости к начальной диэлектрической проницаемости. Коэффициент нелинейности для различных материалов изменяется от 4 до 50. Основной кристаллической фазой в таких материалах являются твердые растворы системы Ba(Ti,Sn)O3 или Pb(Ni,Zr,Sn)O3.
Сегнетоэлектрики с прямоугольной формой петли гистерезиса. Благодаря диэлектрическому гистерезису сегнетоэлектрики можно использовать для записи информации. Поляризация в одном направлении означает хранение в памяти единицы, а поляризация в другом направлении означает хранение нуля. Для этих целей наиболее подходят материалы с петлей гистерезиса, близкой к прямоугольной. Прямоугольная петля гистерезиса наблюдается в монокристаллических сегнетоэлектриках.
