什麼是磁滯曲線?

磁滯現象 (Hysteresis) 是許多功能性材料在外加場 (如電場、磁場) 作用下，輸入與輸出之間存在 延遲、相依性 的現象。當我們談到 磁滯曲線 (Hysteresis Loop)，指的就是材料在外力循環施加過程中，輸出物理量如何隨輸入而變化，並形成一條封閉迴路的特性曲線。

在 鐵電材料 Ferroelectric Material 領域中，磁滯曲線尤爲重要，因爲它能顯示材料的極化行爲與性能，例如 殘留極化 Remanent Polarization、矯頑場 (Coercive Field) 等關鍵參數。

磁滯曲線原理入門

當你對一塊 鐵電材料 Ferroelectric Material 施加一個從正到負、再回到正的電場，材料內部的極化狀態並不會完全跟隨這個電場同步改變。這是因爲：

1. 極化 P 有自身慣性與內部能量勢壘

2. 材料內存在能量陷阱，使得極化方向在外加電場消失後仍保持原狀態

這個從最大正電場到最大負電場再回到正電場的循環過程，將在極化–電場 (P–E) 平面上形成一條 “迴路”，這就是我們所說的 磁滯曲線 Hysteresis Loop。

Hysteresis Loop 磁滯曲線

磁滯曲線的重要參數解讀

1. 殘留極化 Remanent Polarization (Pr)

即使外加電場回到零，材料仍保有的極化量。這個值越大，代表材料可以 “記住” 更強的極化狀態，對於 非易失性記憶體 (FeRAM) 來說是好事。

• Pr 高 → 更穩定、清晰的資訊存取狀態

• Pr 低 → 容易資料模糊或損失

2. 矯頑場 Coercive Field (Ec)

要使材料的極化反轉所需的電場強度。Ec 的大小決定了：

• 寫入電壓需求

• 記憶體操作速度

• 電能消耗效率

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