Ferroélectricité

Ferroélectricité, propriété de certains cristaux non conducteurs, ou diélectriques, qui présentent une polarisation électrique spontanée (séparation du centre de la charge électrique positive et négative, rendant un côté du cristal positif et le côté opposé négatif) dont la direction peut être inversée par l’application d’un champ électrique approprié. La ferroélectricité est nommée par analogie avec le ferromagnétisme, qui se produit dans des matériaux tels que le fer. Les atomes de fer, étant de minuscules aimants, s’alignent spontanément en amas appelés domaines ferromagnétiques, qui à leur tour peuvent être orientés de manière prédominante dans une direction donnée par l’application d’un champ magnétique externe.

Les matériaux ferroélectriques – par exemple, le titanate de baryum (BaTiO3) et le sel de Rochelle – sont composés de cristaux dans lesquels les unités structurelles sont de minuscules dipôles électriques, c’est-à-dire que dans chaque unité, les centres de charge positive et de charge négative sont légèrement séparés. Dans certains cristaux, ces dipôles électriques s’alignent spontanément en groupes appelés domaines, et dans les cristaux ferroélectriques, les domaines peuvent être orientés principalement dans une direction par un champ électrique externe puissant. L’inversion du champ externe inverse l’orientation prédominante des domaines ferroélectriques, bien que le passage à une nouvelle direction soit quelque peu décalé par rapport au changement du champ électrique externe. Ce décalage de la polarisation électrique derrière le champ électrique appliqué est l’hystérésis ferroélectrique, nommée par analogie avec l’hystérésis ferromagnétique.

La ferroélectricité cesse dans un matériau donné au-dessus d’une température caractéristique, appelée sa température de Curie, car la chaleur agite suffisamment les dipôles pour vaincre les forces qui les alignent spontanément.