什麼是鈣鈦礦結構
ABO₃型的晶體結構。B位置的陽離子位於氧八面體的中心（配位數6），A位置進入其空隙（配位數12）。BaTiO₃等。
日文名稱: ペロブスカイト構造
「鈣鈦礦結構」出現在1領域的1道練習題中（陶瓷與玻璃等）。
這個名詞所屬的領域: 陶瓷與玻璃
原子的配置與名稱的由來
理想的鈣鈦礦結構為立方晶，可畫成單位晶胞的體心有B位置的陽離子、6個面心有氧離子、8個頂點有A位置的陽離子的形態。BO₆八面體共用頂點而三維相連，大的A陽離子進入其間隙。SrTiO₃在室溫為立方晶，晶格常數約為0.3905 nm。名稱來自礦物CaTiO₃（鈣鈦礦），這種礦物於1839年在烏拉山脈被發現，並以俄國礦物學家Perovski命名。
以容忍因子估計穩定性
離子大小的平衡以Goldschmidt容忍因子 t = (r_A + r_O)/(√2(r_B + r_O)) 表示。t = 1 時恰好收進理想的立方晶，經驗上t約在0.8到略大於1的範圍容易形成鈣鈦礦結構，大幅偏離時則形成其他結構。以Shannon離子半徑計算，SrTiO₃約為1.00，BaTiO₃約為1.06，CaTiO₃約為0.97。t大於1的BaTiO₃中Ti在八面體內容易移動而出現鐵電性，t小於1的CaTiO₃則八面體傾斜而成為斜方晶。
1種結構有許多功能
改變A、B、X的組合，鈣鈦礦結構會顯示多樣的性質。BaTiO₃用於積層陶瓷電容器的介電質，PZT用於壓電元件，(La,Sr)MnO₃用於固態氧化物燃料電池的空氣極。銅氧化物的高溫超導體與顯示巨磁阻的錳氧化物，也是由這種結構衍生而來。此外，將X換成鹵素的CH₃NH₃PbI₃等鹵化物鈣鈦礦，作為太陽電池的光吸收層，研究與實用化正在進展中。
以取代與缺陷調整性質
以價數不同的離子取代A位置或B位置的一部分時，為了補償電荷會產生氧空位或電子、電洞，可以調整電子傳導或離子傳導。例如以Sr取代La，氧空位或電洞會增加。BaTiO₃在約120℃的居里溫度由立方晶變為正方晶，以添加物調整這個溫度與介電常數的溫度變化，使電容器的特性一致。以這種結構為基本單位的衍生結構也很多，例如層狀重疊的Ruddlesden-Popper型。
練習鈣鈦礦結構的題目
在BaTiO₃等鈣鈦礦型結構（ABO₃）中，B位置陽離子（Ti⁴⁺）周圍氧的配位數為下列何者？
- A4
- B12
- C6
查看答案與解析
正確答案：C. 6
在理想的鈣鈦礦型結構中，較小的B位置陽離子（Ti⁴⁺）被6個氧離子包圍而形成TiO₆八面體，這些八面體共用頂點而在3維空間中相連。較大的A位置陽離子（Ba²⁺）進入八面體之間的空隙，被12個氧離子包圍。12是A位置的配位數，是容易混淆的值。4是纖鋅礦型或閃鋅礦型四面體配位的配位數。在BaTiO₃中，Ti從八面體中心稍微偏移而產生自發極化，這是鐵電性、大介電常數與壓電性的來源。
常見問題
鈣鈦礦太陽電池的「鈣鈦礦」是相同的結構嗎？
是相同的ABX₃型結構。太陽電池使用X不是氧而是碘等鹵素，A為甲基銨等有機陽離子或Cs⁺，B為Pb²⁺等的鹵化物鈣鈦礦。
容忍因子要怎麼計算？
將對應配位數的離子半徑代入 t = (r_A + r_O)/(√2(r_B + r_O))。A使用12配位、B使用6配位的值，SrTiO₃（Sr²⁺ 0.144 nm、Ti⁴⁺ 0.0605 nm、O²⁻ 0.140 nm）為 t ≈ 1.00。
鈣鈦礦結構的氧化物都是立方晶嗎？
不是。理想的立方晶只有SrTiO₃等一部分，許多因八面體傾斜或B離子偏移而扭曲為正方晶、斜方晶、菱面體晶。也有許多物質的晶系隨溫度改變，BaTiO₃ 隨溫度會發生好幾段相變。
解析中的「鈣鈦礦結構」
在理想的鈣鈦礦型結構中，較小的B位置陽離子（Ti⁴⁺）被6個氧離子包圍而形成TiO₆八面體，這些八面體共用頂點而在3維空間中相連。
在BaTiO₃等鈣鈦礦型結構（ABO₃）中，B位置陽離子（Ti⁴⁺）周圍氧的配位數為下列何者？