电滞回线

摘要： 新型氧化铪基铁电薄膜由于其优越的极化特性、良好的尺寸微缩性以及与新型CMOS工艺的高度兼容性,成为了近年来的研究热点。采用原子层沉积方法(ALD)制备的Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_(2)(HZO)薄膜,经过快速热处理(RTP),在上下电极的应力作用下会产生铁电性。本文研究了不同热处理温度对HZO薄膜结构和性能的影响,内容包括:沉积态的HZO薄膜为非晶态,经过快速热处理后,薄膜晶化;对比快速热处理温度为500°C和600°C的电容结构器件单元性能,发现600°C退火后HZO铁电器件的剩余极化更大,矫顽电场更大;对500°C和600°C热处理的器件截面进行结构分析,发现500°C热处理后会有四方相和正交相出现,热处理温度600°C时出现单斜相和正交相。

摘要： 压电陶瓷作为一种可以实现机械能和电能之间相互转换的功能陶瓷材料,广泛应用于传感器、制动器、超声换能器、医学超声成像及发动机燃油喷射系统等领域。在压电陶瓷中,元素掺杂可以有效调控陶瓷的电学性能,伴随掺杂而产生的缺陷偶极子对压电陶瓷性能有着显著而独特的影响。因此研究缺陷偶极子对压电陶瓷性能的调控机理,有助于理解压电陶瓷诸多物理现象的内在成因,譬如老化、疲劳等。通过元素掺杂引入的氧空位会导致钙钛矿结构的压电陶瓷产生缺陷偶极子,而缺陷偶极子与自发极化之间的耦合效应会影响陶瓷的铁电响应行为,从而使得压电陶瓷出现束腰电滞回线和偏移电滞回线等特征。另外由于陶瓷中氧空位的扩散速率很低,使得缺陷偶极子极化方向趋于稳定,进而抑制极化旋转和限制畴壁运动,有助于提高压电陶瓷的机械品质因数。尽管有大量研究通过缺陷偶极子调控压电陶瓷的宏观性能使其能够满足不同的应用需求,然而由于压电陶瓷为多晶材料,其内部晶粒取向各异且存在复杂的铁电畴结构,压电陶瓷中缺陷偶极子在形成过程中的微观机理与其具体形态以及缺陷偶极子对压电陶瓷性能的具体作用机理仍有待深入研究。此外,压电陶瓷在高驱动场下的高功率特性对机电设备的实际设计具有重要意义,因此缺陷偶极子对压电陶瓷高功率特性的影响也值得关注。本文从氧空位诱导缺陷偶极子的形成及其表征手段、缺陷偶极子对铅基压电陶瓷电滞回线的影响和不同受主掺杂对铅基压电陶瓷机械品质因数的影响出发,论述了缺陷偶极子与压电陶瓷自发极化耦合效应引发的偏移和束腰奇异电滞回线特征,揭示了缺陷偶极子主要通过抑制极化旋转和限制畴壁运动提高机械品质因数的机理。然而关于缺陷偶极子的形态、与非四方相间的耦合关系以及缺陷偶极子对压电陶瓷高功率特性的影响等问题仍需进一步的研究。

摘要： 介绍了第7届全国大学生物理实验竞赛综合研究性实验试题D的命题背景、实验内容和答案,并给出了学生参赛结果分析.综合研究性实验试题D为铁电材料的特性及其对半导体电阻的调控,试题围绕物理学研究热点"多铁性及其电场调控"进行设计.试题包含2部分内容:理解并测量铁电材料的电滞回线,研究铁电材料的剩余铁电极化对复合半导体薄膜材料电阻特性的调控.试题重点考察学生对研究背景与实验内容的理解,对实验仪器的操作,对实验结果的分析等综合能力.

摘要： 采用固相烧结法制备钛酸铋钠-钛酸钡铁电陶瓷,并详细研究了表面微观结构、铁电特性和压电性能.SEM分析可知陶瓷样品完全烧结形成单一的钙钛矿固溶体结构.铁电测试发现样品具有典型的铁电陶瓷特征,且具有较好的应变值(Spos=0.28％).提高测试温度能使样品的铁电、压电性能得到极大的提升;当温度为90°C时,样品的Ec下降,Pr接近于0,得到0.53％的大应变.这归因于铁电畴受温度的影响向弛豫电畴转化.

摘要： 采用射频磁控溅射法在[001]取向的掺铌钛酸锶(Nb∶STO)单晶衬底上制备Na0.5Y0.5TiO3(NYT)铁电薄膜,研究了该铁电薄膜的物相组成、显微结构、铁电性能、电输运性能.结果表明:NYT薄膜具有[001]取向的外延结构,其表面平整,界面清晰,结晶质量良好;NYT薄膜具有铁电性能,其剩余极化强度为0.3 μC·cm-2,矫顽场为178 kV·cm-1;NYT薄膜/电极界面存在肖特基势垒,反偏状态的肖特基结能够显著降低NYT薄膜的漏电流密度,提高其耐压强度,肖特基结处于正偏状态时的电流传导符合陷阱态控制的空间电荷限制电流机制.

摘要： In order to realize the automatic measurement of the hysteresis loop of piezoelectric thin film, a hysteresis loop measurement system for piezoelectric thin film was designed.The design of slave computer was based on FPGA and the design ofmaster computer was based onLabVIEW. With the PZT thin film as the test material,the hysteresis loop test was performed on the built system.The experimental results show that the system can realize the control of the measurement process,the data acqui-sition,the compensation of the loop and the acquisition of the relevant parameters.The whole system has the characteristics of high degree of automation and small size.%为了实现对压电薄膜电滞回线的自动化测量,设计了一款压电薄膜电滞回线测量系统.基于FPGA设计系统的下位机,基于LabVIEW设计系统的上位机.以PZT薄膜为测试材料,在搭建好的系统上进行测试实验.实验结果表明:系统能实现测量过程的控制,数据的采集,电滞回线的补偿,相关参数的获取.整个系统具有自动化程度高、体积小的特点.

摘要： 针对Sawyer-Tower电路在低频下测量电滞回线时受到采样电容漏导的影响,本文通过分析流过铁电材料的电流,选择电流采样法测量电路,并提出一种补偿电滞回线的有效简便方法。结合虚拟仪器思想,组建以NI公司的LabVIEW和数据采集卡为核心的软硬件平台测试系统,利用其强大的数值处理能力和完善的端口配置函数,实现更加方便地完成铁电体真实电滞回线的准确测量。

摘要： 铁电阵列在红外探测器、非挥发性存储器中具有重要应用.随着大面积、微格点铁电阵列制备技术的发展,评价亚微米、甚至纳米级微小格点的铁电特性对于铁电器件的设计和制造具有重要意义.本研究将铁电仪和扫描探针显微镜相连,在扫描探针显微镜的AFM模式下,采用带有导电涂层的探针,通过扫描获得铁电阵列的三维像.据此图像,可以把探针定位于特定的微小格点上,由铁电仪通过AFM探针提供电压,并经探针悬臂梁将测试信号反馈给铁电仪,在无顶电极的情况下就可以获得微小铁电格点的电滞回线.

摘要： 研究了PMNZT陶瓷在力电耦合载荷下电滞回线的动态变化过程.当外加压应力与沿极化方向一致时,电滞回线随压应力的增加而不断沿顺时针方向转动,回线的面积逐渐减小;剩余极化强度,饱和极化强度以及矫顽场均随压应力的增大而减小.这一结果与材料中非90°铁电畴壁在力电载荷共同作用下的运动以及应力的去极化作用有关。

摘要： 综合分析无铅压电陶瓷在压电陶瓷材料中的地位,指出对大量的压电中端应用和低端应用,无铅压电陶瓷材料与器件大有用武之地;针对钛酸铋钠(Bi0.5Na.5TiO3)基复合钙钛矿压电铁电材料,提出了多种新的ABO3型A位多重复合无铅压电陶瓷体系,利用传统陶瓷工艺制备了这些压电陶瓷,报道了其常温铁电压电性能和铁电压电性能的温度依存关系.对比国际上专利和文章报道的无铅压电陶瓷体系可知,这些新的无铅压电陶瓷具有压电铁电性能优良,铁电电滞回线矩形度高,压电铁电性能的温度特性好等特点.所测得的一个体系的d33可达230 pC/N,同时其kp可达0.40,Pτ可达40 μC/cm2;而且,该体系在温度到达近200 °C时还具有很好的铁电电滞回线.

摘要： 本文利用数字存储示波器研制了一套铁电材料参数测试系统,完成了对铁电材料电滞回线的测量、存储、显示、编辑、打印和电性能参数的计算等功能.

摘要： 利用自制的PZT(55/45)烧结陶瓷靶材,在纯氧、高溅射气压条件下成功地原位沉积出无焦绿石相的PZT铁电薄膜.为了弥补靶材在烧结过程中Pb的挥发及溅射沉膜过程中Pb含量过低而导致膜成份偏离化学计量比,加入以Pb0标准计量,过量5.0％重量的Pb3O4.通过实验发现:当最佳靶-基片距离一定时,其成份偏析Pb/(Zr+Ti)的比例随最佳靶-基片距离的偏差增加而降低.PZT铁电薄膜的XRD分析表明,PZT铁电薄膜中存在Pb0和TZ0固溶型氧化物.但是铁电性测量表明,PZT铁电薄膜的Pr 达到14.1 μc/cm2,Ec较小,Ec与PZT(55/45)烧结陶瓷靶材的值相当,其电滞回线具有很好的对称性。

摘要： 随着信息技术的迅速发展,对信息存储器提出了以下要求:高密度、高读写速度、低功耗和尽可能长的存储寿命.铁电薄膜材料在存储技术中的应用出现为这一切提供了可能.本文在分析铁电材料自发极化机制的基础上,建立了铁电薄膜的微观极化模型,通过计算铁电系统中的能量和有效电场,根据铁电极化的运动方程,模拟出铁电薄膜的电滞回线,为铁电薄膜材料的信息存储提供理论指导.

摘要： 以醋酸铅(Pb(CH3COO)2),锆酸丁脂(Zr(C4H9O)4)和钛酸丁脂((C4H9O)4Ti)为前驱物,配制了稳定透明的前体溶胶.利用溶胶-凝胶技术制备了纳米锆钛酸铅(Pb(ZrxTi1-x)O3)铁电薄膜.研究了这种薄膜的组织结构和热处理工艺的关系.结果表明,经680°C30分钟热处理,可获得钙钛矿结构的(Pb(ZrxTi1-x)O3);X光射线谱表明:在ITO衬底上的这种薄膜以(110)为主要结晶取向,透射电子显微镜观察表明这种薄膜的晶粒尺寸大约23nm,并且具有明显的电滞回线.

摘要： 通过固相反应法制备了0.2Pb(Ni1/3Nb2a)O3-xPbTiO3-(0.8-x)PbZrO3(x=0.33～0.43)系列纯钙钛矿结构陶瓷.XRD结果表明，该体系陶瓷的准同型相界（MP8)在x＝0.39处.研究了PT的含量对该体系铁电，压电和居里温度的影响，在准同型相界处具有较好的铁电，压电性能以及大的剩余极化，小的矫顽场强.研究了MPB处的陶瓷在不同温度下的压电性能.在最佳温度下，MPB附近的陶瓷显示最好的压电性能.

摘要： 通过固相反应法制备了0.2Pb(Ni1/3Nb2a)O3-xPbTiO3-(0.8-x)PbZrO3(x=0.33～0.43)系列纯钙钛矿结构陶瓷.XRD结果表明，该体系陶瓷的准同型相界（MP8)在x＝0.39处.研究了PT的含量对该体系铁电，压电和居里温度的影响，在准同型相界处具有较好的铁电，压电性能以及大的剩余极化，小的矫顽场强.研究了MPB处的陶瓷在不同温度下的压电性能.在最佳温度下，MPB附近的陶瓷显示最好的压电性能.

摘要： 本发明属于固态电介质性能测试技术领域，具体为一种测量漏电铁电薄膜电滞回线的方法。本发明方法首先在漏电极化的铁电薄膜上施加同极性的外加电压，测定并记录薄膜两端不同电压下通过铁电薄膜的漏电流，经曲线拟合，得到漏电流和施加电压的函数方程，进而计算得到电畴翻转的极化电流随时间的变化关系。最后将位移电流对时间积分，计算出该外加电压下铁电薄膜产生的位移电荷密度。重复以上的测量和计算过程，得到该铁电薄膜的不同电压下所对应的电位移，从而测得整个漏电铁电薄膜的电滞回线。本发明解决了漏电铁电薄膜电学表征的难题，特别是为超薄铁电漏电薄膜电学性能研究提供了有力手段。

摘要： 本发明的一种金刚石对顶砧内物质电滞回线测量方法属于极端条件下物理量测量的技术领域，包括清洗垫片、焊接漆包导线、预压、放置云母片、重新复位等步骤。本发明解决了用金刚石对顶砧装置测量电滞回线的过程中，样品厚度和样品面积无法准确得到，装置样品的绝缘性能无法保证，测试电极布置复杂等因素对测量结果准确性和测试周期的影响问题。测量方法简单易于操作，取材简单，并且综合考虑了影响测量结果的多种问题，从而使得测量结果更加准确的保证了电滞回线各项参数的准确性。

摘要： 本发明提供一种具有对称矩形电滞回线的BGSFMC/CFGO复合薄膜及制备方法，包括复合在一起的上层膜和底层膜；上层膜的化学式为Bi0.88Gd0.09Sr0.03Fe0.94Mn0.04Co0.02O3，为多晶扭曲钙钛矿结构，空间群为R3c；底层膜的化学式为CoFe2‑xGdxO4，为立方反尖晶石结构，空间群为Fd3m，其中，x＝0.02～0.18。采用溶胶‑凝胶法，用旋涂法和层层退火的工艺制备得到BGSFMC/CFGO复合薄膜。本发明在复合了磁性膜后，复合薄膜不但具有较好的铁磁性，同时还具有较好的铁电性和高铁电稳定性，能够改善BiFeO3基薄膜的多铁性能。

摘要： 本发明属于固态电介质性能测试技术领域，具体为一种绝缘/漏电铁电薄膜电畴反转电流测量与转换为电滞回线的方法。本发明首先在漏电的铁电薄膜上施加同极性的不同外加电压，由示波器记录并通过多项式/指数函数拟合求得铁电薄膜的漏电流和施加在铁电薄膜上的电压的函数关系。而后对薄膜施加双极性连续脉冲，利用漏电流与铁电薄膜两端电压函数关系扣除漏电流，得到电畴反转电流曲线。在任意时刻将电畴反转电流曲线对时间积分即得到对应该时刻铁电薄膜的极化值，与该时刻对应铁电薄膜两端电压逐点作图即得漏电铁电薄膜的电滞回线。本发明方法采用标准电阻取代了传统方法中的参考电容，测量速度更快，并且可以正确地测量漏电薄膜的电滞回线。

摘要： 本发明属于固态电介质性能测试技术领域，具体为一种测量漏电铁电薄膜电滞回线的方法。本发明方法首先在漏电极化的铁电薄膜上施加同极性的外加电压，测定并记录薄膜两端不同电压下通过铁电薄膜的漏电流，经曲线拟合，得到漏电流和施加电压的函数方程，进而计算得到电畴翻转的极化电流随时间的变化关系。最后将位移电流对时间积分，计算出该外加电压下铁电薄膜产生的位移电荷密度。重复以上的测量和计算过程，得到该铁电薄膜的不同电压下所对应的电位移，从而测得整个漏电铁电薄膜的电滞回线。本发明解决了漏电铁电薄膜电学表征的难题，特别是为超薄铁电漏电薄膜电学性能研究提供了有力手段。

摘要： 本发明属于薄膜测试和测量技术领域，涉及到铁电薄膜和压电薄膜电滞回线的测量补偿方法。其特征为：电滞回线测量补偿系统由计算机、数据采集卡、高压放大模块和改进的有源Sawyer－Tower电路组成；根据漏电阻和线性电容对电滞回线的影响关于激励电压正峰值时刻奇对称和偶对称，直接计算漏电阻和线性电容；校正后的本征电滞回线通过计算机显示并存贮。本发明的优点是：铁电薄膜两端电压等于激励电压，不受取样电容的分压影响；由最大激励电压及相邻两点的输入、输出采样数据直接计算漏电阻和线性电容，不需要预先测量或者估计漏电阻和线性电容值，消除了人为主观因素影响，提高了铁电薄膜电滞回线的测量精度和速度。

摘要： 本发明公开了一种同时测量铁电材料电滞回线和应变回线的方法和装置，测量装置包括测试信号输出、电滞回线测试、应变回线测试以及设备控制与数据采集处理四部分。信号发生器产生的波形信号经高压放大器放大后施加于待测样品和标准电容组成的串联回路中，标准电容两端的电压信号通过阻抗放大器输入到采集卡中；同时将LVDT位移传感器探测到的应变信号输入到数据采集卡；并通过计算机得到电滞回线和应变回线。本发明解决了目前国内铁电压电材料研究中，没有同时测量电滞回线和应变回线仪器的状况。它实验数据稳定，效率高，同时具有较好的自定义性和扩展性，可以大大节省实验时间。本发明的技术方案结构原理简单、器件制作及装配容易、方便实用。

摘要： 本发明提供了一种电滞回线测量系统，包括电源模块、待测样品、测试电路以及处理模块，电源模块用于往待测样品输出测试电压，处理模块用于根据测试电压、待测样品的单层厚度、待测样品的等效截面积、测试电路的反馈电压以及测试电路的电容值获取待测样品的电滞回线，测试电路包括多个电容以及静电计，多个电容的两端均电连接有选择开关并且多个电容并联连接，静电计分别与多个电容并联连接并用于测量测试电路的反馈电压。本发明可以提高待测样品电滞回线的测量精度，解决了在现有的电滞回线测试电路中，由于标准电容的值一般为定值，其往往无法对不同电容值的待测样品进行测试，缺乏变通性的问题。相应地，本发明还提供一种电滞回线测量方法。

摘要： 本发明公开了一种免镀电极的铁电材料任意两点间电滞回线的测量方法，该方法的过程为：铁电材料固定在探针台上，将两个探针压在铁电材料的两处，通过半导体参数分析仪测量不同偏压下两点间的电容，得到CV曲线，然后CV曲线将电容信号分离为漏导信号、线性极化电容、铁电极化电容三部分，经过处理得到铁电薄膜任意两点间的铁电极化电容‑偏压曲线，即为电滞回线。该方法不需要进行电极制备并浸在硅油中，大大简化测量过程；可测量铁电薄膜表面任意两点间的电滞回线，得到水平方向的极化信息，也可以测量铁电纳米材料的电滞回线，也可以在测量的同时施加光照，应力等外场进行原位测量，大大拓展了铁电材料电滞回线测量范围。

摘要： 本发明的一种金刚石对顶砧内物质电滞回线测量方法属于极端条件下物理量测量的技术领域，包括清洗垫片、焊接漆包导线、预压、放置云母片、重新复位等步骤。本发明解决了用金刚石对顶砧装置测量电滞回线的过程中，样品厚度和样品面积无法准确得到，装置样品的绝缘性能无法保证，测试电极布置复杂等因素对测量结果准确性和测试周期的影响问题。测量方法简单易于操作，取材简单，并且综合考虑了影响测量结果的多种问题，从而使得测量结果更加准确的保证了电滞回线各项参数的准确性。