压电元件材料一般有几类各类的特点是什么？

据我所知，目前，压电元件材料一般有三大类，即压电晶体、压电半导体和压电陶瓷材料。压电材料中研究得比较早的压电晶体是石英晶体，它的机电性能稳定，没有内耗，它在频率稳定器、扩音器、电话、钟表等领域里都有广泛应用。此外，酒石酸钾钠、磷酸二氢胺、钽酸锂、铌酸锂、碘酸锂等晶体也都是比较好的压电晶体材料。压电半导体材料主要有CdS、CdSe、ZnO、ZnS、ZnTe、CdTe等IIB～VIA族化合物及GaAs、GaSb、InAs、InSb、AIN等Ⅲ～ⅤA族化合物。目前，在微声技术上用得最多的是CdS、CdSe和ZnO。压电陶瓷材料主要有钛酸钡（BaTiO3）、钛酸铅（PbTiO3）和锆钛酸铅。其中，钛酸钡是第一个被发现可以制成陶瓷的铁电体，钛酸钡单晶的介电常数各向异性显著，沿极化轴方向的介电常数比垂直于极化轴方向小得多，但极化陶瓷的各向异性比单晶小得多，陶瓷的介电常数与晶粒大小和密度有关。钛酸铅是一种典型的钙钛矿结构铁电体，其晶格结构与钛酸钡相似，钛酸铅晶体结构的各向异性大，矫顽电场又高，因此对致密的纯钛酸铅陶瓷很难获得优良的压电性能。钛酸铅陶瓷制备中的改性主要是通过添加物改善其工艺性能，以便获得电阻率较高又不开裂的致密陶瓷体。其中比较成功的途径是加入高价离子置换Pb2+或Ti4+，在晶格中生成A缺位。由于钛酸铅陶瓷介电常数低，机械品质因数高，适于高频和高温下应用。锆钛酸铅压电陶瓷是由锆酸铅和钛酸铅构成的固溶体压电陶瓷材料。锆酸铅(PhZrO3）也是一种具有钙钛矿结构的化合物，但在室温下却是斜方反铁电体。对锆钛酸铅固溶体压电陶瓷的改性主要途径是在化学组成上作适当地变化，即离子置换形成固溶体或添加少量杂质，以获得所要求的电学性能和压电性能。

费米能级钉扎效应是半导体物理中的一个重要概念。本来半导体中的Fermi能级是容易发生位置变化的。例如，掺入施主杂质即可使Fermi能级移向导带底，半导体变成为n型半导体；掺入受主杂质即可使Fermi能级移向价带顶，半导体变成为p型半导体。但是，若Fermi能级不能因为掺杂等而发生位置变化的话，那么就称这种情况为费米能级钉扎效应。在这种效应起作用的时候，往半导体中即使掺入很多的施主或者受主，但不能激活（即不能提供载流子），故也不能改变半导体的型号，也因此难于通过杂质补偿来制作出pn结。产生费米能级钉扎效应的原因，与材料的本性有关。宽禁带半导体（GaN、SiC等）就是一个典型的例子，这种半导体一般只能制备成n型或p型的半导体，掺杂不能改变其型号（即Fermi能级不能移动），故称为单极性半导体。一般，离子性较强的半导体（如Ⅱ-Ⅵ族半导体，CdS、ZnO、ZnSe、CdSe）就往往是单极性半导体。这主要是由于其中存在大量带电缺陷，使得费米能级被钉扎住所造成的。正因为如此，采用GaN来制作发兰光的二极管时，先前就遇到了很大的困难，后来通过特殊的退火措施才激活了掺入的施主或受主杂质，获得了pn结——制作出了发兰色光的二极管。非晶态半导体也往往存在费米能级钉扎效应。制作出的非晶态半导体多是高阻材料,Fermi能级不能因掺杂而移动，这也是由于其中有大量缺陷的关系。此外，半导体表面态密度较大时也往往造成费米能级钉扎效应。这在M-S系统和MOS系统中起着重要的作用。

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