Barium titanate có công thức hóa học BaTiO3 (BTO) là một chất vô cơ được tổng hợp để trở thành vật liệu gốm đầu tiên và được nghiên cứu rộng rãi, do có tính chất điện môi, chiết quang và áp điện rất cao [78]. BTO có cấu trúc tinh thể đặc trưng của gốm sắt điện ABO3,hình 1.1.
Ngoài ra, theo tính chất cơ học vật liệu sắt điện có thể ở dạng cứng hoặc mềm.
Vật liệu sắt điện mềm: là loại vật liệu có khả năng hòa tan trong nước với nhiệt độ chảy hoặc nhiệt độ phân hủy thấp, như: Muối Rochelle, Tartrate, Sulfate, Nitrate và Nitrite. Khi ở nhiệt độ lớn hơn nhiệt độ chuyển pha (T > Tc), các ion "H" và các liên kết được phân phối là ngẫu nhiên. Và khi ở nhiệt độ chuyển pha (Tc) các tinh thể cấu trúc tổ hợp rối loạn chuyển sang cấu trúc sắt điện có trật tự. Cấu trúc sắt điện có các cặp vị trí cụ thể với các ion "H" phù hợp, tạo ra lưỡng cực điện có thể đảo ngược. Nguồn gốc của lưỡng cực điện trong các tinh thể sắt điện mềm còn có các nhóm tứ diện khác như PO43+.
Vật liệu sắt điện cứng: là các ô xít được hình thành ở nhiệt độ cao, rất cứng và không tan trong nước. Điển hình là: BaTiO3, KNbO3, CdNb2O6, PbNb2O6, PbTa2O6, PbBi2Nb2O9, ... Một số loại chứa cation với điện tích cao, như: Ti4+, Zr4+, Nb5+, Ta5+
trong khối bát diện oxy và có cơ chế sắt điện tương tự như BaTiO3. Các cấu trúc khác chứa ion bất đối xứng với cấu hình điện tử "cặp đơn", như: Pb2+, Bi3+, Te4+, ..., cấu trúc của chúng có hai điện tử bên ngoài vỏ và hình thành nên quỹ đạo đơn lẻ ở một phía của ion, thúc đẩy liên kết hướng. Do đó, trong cấu trúc xuất hiện lưỡng cực điện và sự phân cực tự nhiên xảy ra khi các lưỡng cực điện không triệt tiêu nhau [51].
Một phân loại vật liệu sắt điện khác dựa trên mức độ chuyển động của nguyên tử. Một số cấu trúc có sự chuyển dịch của các nguyên tử dọc theo một trục đơn. Do sự
di chuyển trong tinh thể hoàn toàn tập trung theo một hướng nên độ phân cực tự phát có cường độ cao, P ≥ 25 μC/cm2, ngay ở nhiệt độ phòng (T≈ 300 K), như BaTiO3, PbTiO3, LiNbO3. Chuyển động của các nguyên tử trong một số tinh thể nằm dọc theo các mặt có phân cực tự phát, P ≈ 5μC/cm2, như BaCoF4, HCl, NaNO2. Vật liệu sắt điện với các nhóm tứ diện hoặc liên kết hydro có cấu trúc phức tạp với hiệu ứng ba phương có phân cực tự phát khá nhỏ, P≤ 3μC/cm2 [51].