[科普中国]-剩余极化强度

剩余极化强度是铁电体的重要性质。剩余极化强度是铁电体经极化处理，撤除外电场后，极化强度并不为零而是保持一定值，称为剩余极化Pr。一般来说，剩余极化越大，铁电性能越好。1

介绍铁电体经极化后，撤除外电场作用时的极化强度。铁电体具有电滞回线。在无外电场作用时，晶体的总极化强度为零。外电场增加则极化强度增大，当外电场开始下降，晶体的极化强度也随之降低。当外电场降至零时，仍存在一定的极化强度，即剩余极化强度。是铁电体的重要性质，是铁电陶瓷经极化后具有压电效应的物理基础。2

机理及特性铁电体电滞回线与纵坐标轴的交点给出的极化强度值称为剩余极化强度，以符号Pr表示。如图1所示，OD段即为剩余极化强度。对于一些铁电单晶和硬性铁电陶瓷，Pr值很接近于饱和极化强度，但总比其小。 为了使铁电体在人工极化之后能够具有更有效的热电效应或压电效应，材料的研制配方和工艺应力要求Pr值尽可能地大。当温度足够高时，Pr值将随温度进一步升高而减小. 所以，人工极化时总是在保持极化电场的条件下使样品冷却到接近室温才除去外电场。

经过强外电场极化后得到的剩余极化强度通常不十分稳定，会随时间而略为减小。在工艺上常采用人工老化方法加速其趋向稳定的过程。铁电体经人工极化和人工老化后便具有永久极化强度。在观测电滞回线时，电场由幅值减小至零而极化强度由饱和值降至Pr值的过程中，可能会伴随着电畴结构的变化。 因此由不同温度T下的回线得到的Pr所求出的微商dPr/dT与热电系数之间没有固定的联系。

无论是采用强电场，或者采用外应力等其它方法使电介质极化，在外加作用除去后样品所保留的不等于零的极化强度，都广义地称为剩余极化强度。在这种意义上，这个概念也可推广应用于非铁电体；例如经过驻极处理的驻极体。

铁电体的应用铁电材料因为其具有良好的铁电性、介电性、热释电性、压电性、光学非线性、抗辐射性、耐疲劳性、低的工作电压、低损耗、声光电光效应以及与微电子器件良好的兼容性等特性已经成为目前材料研究的热点，应用十分广泛，如铁电随机存储器、热释电探测器等。

本词条内容贡献者为:

王沛 - 副教授、副研究员 - 中国科学院工程热物理研究所