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» 2017年07月14日 10時30分 UPDATE

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

[福田昭,EE Times Japan]
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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)

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