誘電体の比誘電率（k）は、一定とは限らない：福田昭のストレージ通信（61） 強誘電体メモリの再発見（5）（2/2 ページ）

外部電界の強さと分極の大きさの関係は、強誘電体を含めた誘電体全体ではどうなっているのだろうか。「ヒステリシス・ループ」を使って解説していこう。

[福田昭，EE Times Japan]

独特のヒステリシス・カーブを描く反強誘電体

　強誘電体となる材料は、組成や温度などの違いによっては「反強誘電性（antiferroelectricity）」と呼ぶ独特の性質を備える材料「反強誘電体（antiferroelectric materials）」になることがある。強誘電体のメモリ応用を考えるときには、この反強誘電性も重要である。

　反強誘電体では、隣接する電気双極子（プラスとマイナスの電荷対）が互いに反対方向を向いている。全体としては電荷が中和されるので、外部電界がないときには分極は生じていない。

　反強誘電体にプラス方向の外部電界（E）をゼロから徐々に加えていくと、始めは普通の誘電体と同様に分極が生じる。比誘電率（k）は一定である。ところが電界の強さが一定値に達すると、突然、分極（P）が急増する。比誘電率（k）が急激に増加するとも言える。

　さらに外部電界（E）を強めると分極の急上昇は停止し、外部電界（E）がゼロ付近のときと同様に、分極の上昇はわずかなものになる。

　ここから、外部電界（E）を減らしていく。すると先ほど、分極（P）が急上昇した電界値まで下がっても、分極の急低下は起きない。外部電界（E）をさらに減らすと、突然、分極（P）が急減する。外部電界（E）をさらに減らしてゼロにすると、分極（P）もゼロになる。つまり、「ヒステリシス（履歴効果）」を有している。

　反強誘電体のヒステリシスは、マイナス方向の外部電界を加えたときも、プラス方向と同様に現われる。そこで反強誘電体の分極（P）-外部電界（E）曲線を、「ダブルヒステリシス・カーブ」と呼ぶことがある。

（次回に続く）

⇒「福田昭のストレージ通信」連載バックナンバー一覧