鐵電性能綜合測(cè)試0001

1、鐵 電 薄 膜 的 鐵 電 性 能測(cè)量引言鐵電體是這樣一類晶體 : 在一定溫度范圍內(nèi)存在自發(fā)極化 , 自發(fā)極化具有兩個(gè)或多個(gè) 可能的取向 , 其取向可能隨電場(chǎng)而轉(zhuǎn)向 . 鐵電體并不含“鐵” , 只是它與鐵磁體具有磁滯回 線相類似，具有電滯回線，因而稱為鐵電體。在某一溫度以上，它為順電相，無(wú)鐵電性， 其介電常數(shù)服從居里 - 外斯（ Curit-Weiss ）定律。 鐵電相與順電相之間的轉(zhuǎn)變通常稱為鐵 電相變，該溫度稱為居里溫度或居里點(diǎn)Tc。鐵電體即使在沒有外界電場(chǎng)作用下，內(nèi)部也會(huì)出現(xiàn)極化， 這種極化稱為自發(fā)極化。 自發(fā)極化的出現(xiàn)是與這一類材料的晶體結(jié)構(gòu)有關(guān)的。晶體的對(duì)稱性可以劃分為 32 種點(diǎn)群

2、。 在無(wú)中心對(duì)稱的 21 種晶體類型種除 432 點(diǎn)群外 其余 20 種都有壓電效應(yīng)，而這 20 種壓電晶體中又有 10 種具熱釋電現(xiàn)象。熱釋電晶體是 具有自發(fā)極化的晶體，但因表面電荷的抵償作用，其極化電矩不能顯示出來(lái)，只有當(dāng)溫度 改變，電矩（即極化強(qiáng)度）發(fā)生變化，才能顯示固有的極化，這可以通過(guò)測(cè)量一閉合回路 中流動(dòng)的電荷來(lái)觀測(cè)。 熱釋電就是指改變溫度才能顯示電極化的現(xiàn)象， 鐵電體又是熱釋電 晶體中的一小類，其特點(diǎn)就是自發(fā)極化強(qiáng)度可因電場(chǎng)作用而反向，因而極化強(qiáng)度和電場(chǎng) E 之間形成電滯回線是鐵電體的一個(gè)主要特性。自發(fā)極化可用矢量來(lái)描述， 自發(fā)極化出現(xiàn)在晶體中造成一個(gè)特殊的方向。 晶體紅， 每

3、個(gè)晶胞中原子的構(gòu)型使正負(fù)電荷重心沿這個(gè)特殊方向發(fā)生位移，使電荷正負(fù)中心不重合， 形成電偶極矩。 整個(gè)晶體在該方向上呈現(xiàn)極性，一端為正，一端為負(fù)。 在其正負(fù)端分別有 一層正和負(fù)的束縛電荷。 束縛電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)在晶體內(nèi)部與極化反向 （ 稱為退極化場(chǎng)） ， 使靜電能升高， 在受機(jī)械約束時(shí)， 伴隨著自發(fā)極化的應(yīng)變還將使應(yīng)變能增加， 所以均勻極 化的狀態(tài)是不穩(wěn)定的， 晶體將分成若干小區(qū)域， 每個(gè)小區(qū)域稱為電疇或疇， 疇的間界叫疇 壁。 疇的出現(xiàn)使晶體的靜電能和應(yīng)變能降低， 但疇壁的存在引入了疇壁能。 總自由能取極 小值的條件決定了電疇的穩(wěn)定性。參考資料 1 鐘維烈，鐵電物理學(xué)，科學(xué)出版社， 1996 。

4、2 干福熹，信息材料，天津大學(xué)出版社， 20003J.F.Scoot,Ferroelectric Memories,Springer,2000實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?、了解什么是鐵電體，什么是電滯回線及其測(cè)量原理和方法。二、了解鐵薄膜材料的功能和應(yīng)用前景。實(shí)驗(yàn)原理一、鐵電體的特點(diǎn)1電滯回線 鐵電體的極化隨外電場(chǎng)的變化而變化， 但電場(chǎng)較強(qiáng)時(shí)， 極化與電場(chǎng)之間呈非線性 關(guān)系。在電場(chǎng)作用下新疇成核長(zhǎng)，疇壁移動(dòng)，導(dǎo)致極化轉(zhuǎn)向，在電場(chǎng)很弱時(shí)，極化線性地依賴于電場(chǎng) 見圖 (12.2-1) , 此時(shí)可逆的疇壁移動(dòng)成為不可逆的，極化隨電場(chǎng)的 增加比線性段快。當(dāng)電場(chǎng)達(dá)到相應(yīng)于B 點(diǎn)值時(shí)，晶體成為單疇，極化趨于飽和。電場(chǎng)進(jìn)一步

5、增強(qiáng)時(shí)，由于感應(yīng)極化的增加，總極化仍然有所增大(BC) 段 。如果趨于飽和后電場(chǎng)減小，極化將循 CBD 段曲線減小，以致當(dāng)電場(chǎng)達(dá)到零時(shí)，晶體仍保留在宏觀極 化狀態(tài)，線段 OD表示的極化稱為剩余極化 Pr 。將線段 CB外推到與極化軸相交于 E， 則線段 OE 為飽和自發(fā)極化 Ps。如果電場(chǎng)反向，極化將隨之降低并改變方向，直到電 場(chǎng)等于某一值時(shí)，極化又將趨于飽和。這一過(guò)程如曲線DFG所示， OF所代表的電場(chǎng)是使極化等于零的電場(chǎng)，稱為矯頑場(chǎng)Ec。電場(chǎng)在正負(fù)飽和度之間循環(huán)一周時(shí)，極化與電場(chǎng)的關(guān)系如曲線 CBDFGH所C 示此曲線稱為電滯回線。電滯回線可以用圖 12.22-2 的裝置顯示出來(lái) （這就是

6、著名的 Sawyer-Tower 電路）， 以電晶體作介質(zhì)的電容 Cx上的電壓 V 是加在示波器的水平電極板上，與Cx串聯(lián)一個(gè)恒定電容 Cy（即普通電容 ），Cy 上的電壓 Vy 加在示波器的垂直電極板上，很容易證明 Vy與鐵電體的極化強(qiáng)度 P成正比，因而示波器顯示的圖象，縱坐標(biāo)反映 P的變化， 而 橫坐標(biāo) Vx與加在鐵電體上外電場(chǎng)強(qiáng)成正比，因而就可直接觀測(cè)到P-E 的電滯回線。下面證明 Vy 和 P的正比關(guān)系，因式中Vy1Cy1CxCy(12.2-1)Cx為圖中電源 V 的角頻率0Sd為鐵電體的介電常數(shù),0為真空的介電常數(shù),S為平板電容 C x 的面積， d 為平行平板間距離，代入（12.2

7、-1）式得：CxVy x V y CY0SVx0SECy(12.2-2)xCy d根據(jù)電磁學(xué)P0(1)E 0 E 0E(12.2-3)對(duì)于鐵電體1，固有后一近似等式，代入（12.2-2 )式 ，Vy S P y C yx因 S 與 C y 都是常數(shù)，故 Vy 與 P 成正比。2 里點(diǎn) Tc當(dāng)溫度高于某一臨界溫度 Tc 時(shí), 晶體的鐵電性消失。這一溫度稱為鐵電體的居 里點(diǎn)。由于鐵電體的消失或出現(xiàn)總是伴隨著晶格結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變，所以是個(gè)相變過(guò)程， 已發(fā)現(xiàn)鐵電體存在兩種相變：一級(jí)相變伴隨著潛熱的產(chǎn)生，二級(jí)相變呈現(xiàn)比熱的突 變，而無(wú)潛熱發(fā)生，又鐵電相中自發(fā)極化總是和電致形變聯(lián)系在一起，所以鐵電相 的晶格結(jié)構(gòu)

8、的對(duì)稱性要比非鐵電相為低。如果晶體具有兩個(gè)或多個(gè)鐵電相時(shí)，最高 的一個(gè)相變溫度稱為居里點(diǎn)，其它則稱為轉(zhuǎn)變溫度。3 里 - 外斯定律 由于極化的非線性，鐵電體的介電常數(shù)不是常數(shù)，而是依賴于外加電場(chǎng)的，一 般以 OA曲線（圖 12.2-1 ）在原點(diǎn)的斜率代表介電常數(shù)，即在測(cè)量介電常數(shù)時(shí)，所加外電場(chǎng)很小，鐵電體在轉(zhuǎn)變溫度附近時(shí)，介電常數(shù)具有很大的數(shù)值，數(shù)量級(jí)達(dá)104 105 。當(dāng)溫度高于居里點(diǎn)時(shí)，介電常數(shù)隨溫度變化的關(guān)系T T0C12.2-5 )二、鐵電體的應(yīng)用鐵電體具有介電、壓電、 熱釋電、鐵電性質(zhì)以及與之相關(guān)的電致伸縮性質(zhì)、 非 線性光學(xué)性質(zhì)、電光性質(zhì)、聲光性質(zhì)、光折變性質(zhì)、鐵電記憶存儲(chǔ)性能等等

9、，都與 其電極化性質(zhì)相關(guān)， 特別是電介質(zhì)的熱釋電與鐵電性質(zhì)都與其自發(fā)極化相關(guān)。 由于 鐵電體具有上述性質(zhì)， 因而在諸多高技術(shù)中有著很重要的應(yīng)用。 利用其壓電性能可 制作電聲換能器，用于超聲波探測(cè)，聲納，穩(wěn)頻振諧器，聲表面波器件等；利用其 熱釋電性質(zhì)可制作紅外探測(cè)器， 紅外監(jiān)視器， 熱成像系統(tǒng)等； 利用非線性光學(xué)效應(yīng) 可制作激光倍頻、三倍頻、和頻、差頻器；利用電光性質(zhì)可制作激光電光開關(guān)、光 偏轉(zhuǎn)器、光調(diào)制器等；利用聲光效應(yīng)可制作激光聲光開關(guān)、聲光偏轉(zhuǎn)器、聲光調(diào)制 器等；利用光折變效應(yīng)可制作光存儲(chǔ)器件； 而鐵電材料的鐵電性可制作鐵電記憶存鐵電記憶存儲(chǔ)器（ Ferroelectric Memory）

10、是利用鐵電體所具有的電滯回線性 質(zhì)。如圖 12.2-1 所示，當(dāng)加到鐵電體上電場(chǎng)為零時(shí)，鐵電體上仍保持有一定的極 化強(qiáng)度 Pr（ 或-Pr）, 這個(gè)極化電荷的符號(hào)取決于該電體上原加場(chǎng)的符號(hào)。若原來(lái)加 的正場(chǎng)，則當(dāng)外場(chǎng)變?yōu)榱銏?chǎng)時(shí)，鐵電體上為正的剩余極化（+Pr ）而若是從負(fù)場(chǎng)變到零場(chǎng)，則此時(shí)剩余極化為負(fù) （-Pr ）。正是利用這無(wú)外場(chǎng)時(shí)所有的兩個(gè)穩(wěn)定極化Pr作為計(jì)算機(jī)編碼 0（Pr）和 1（Pr ），這就是鐵電記憶及邏輯電路的基礎(chǔ)。 鐵電記憶存儲(chǔ)是鐵電體極少數(shù)利用鐵電體的鐵電性能去工作， 而不是其他性能 （如 熱電、壓電、電光等） 的應(yīng)用。在非揮發(fā)性鐵電存儲(chǔ)器應(yīng)用中， 即使電源突然中斷， 其儲(chǔ)存

11、的信息也可保持。 鐵電體不僅作為一個(gè)電容， 而且其本身也作為一個(gè)存儲(chǔ)單 元。鐵電存儲(chǔ)器由于其尺寸小 （是通常可擦除隨機(jī)只讀存儲(chǔ)器的20%），抗輻照 （特別適用于軍用和航天使用） ，存儲(chǔ)讀取速度高，容易與硅工藝相容，因而有很好的 前景。目前鐵電隨機(jī)存儲(chǔ)器已有商品銷售， 由其為核心的智能卡及作為嵌入式芯片 已用于眾多家電的控制器如洗衣機(jī)、 游戲機(jī)、 電視頻道存儲(chǔ)記憶器、復(fù)印機(jī)、收費(fèi) 站刷卡等等方面， 隨大存儲(chǔ)量的產(chǎn)品出現(xiàn)將在數(shù)碼相機(jī)、 隨身聽中使用， 市場(chǎng)前景 看好。鐵電材料的鐵電性能最為重要的表征是其電滯回線所反映的鐵電性能， 包括飽 和極化 Ps,永久極化 Pr，矯玩場(chǎng) Ec 等，而對(duì)于用于鐵

12、電存儲(chǔ)器的鐵電薄膜來(lái)講， 除此之外還有漏電流 I k ，鐵電疲勞性能（永久極化與開關(guān)次數(shù) Pr n ）及鐵電保 持性能（永久極化與時(shí)間關(guān)系 Prt ）。通常要求永久極化 Pr 10 C / cm2 ，低 矯玩場(chǎng) Ec 100kV /cm 。好的疲勞特性， 在鐵電翻轉(zhuǎn) 1010 次時(shí)， 永久極化很少變5 7 2化。在 105 秒內(nèi)可較好的保持電荷，漏電流小于 10 7 A/cm2 。三、鐵電體的制備（ 2）鐵電薄膜的制備方法 10 目前制備鐵電薄膜的方法主要有： Sol-Gel凝膠法、 MOCVD 法、PLD 法和濺射法。 在這些制備方法中，每一種都有自身的特點(diǎn)。Sol-Gel凝膠法 Sol-G

13、el 凝膠法是將金屬的醇鹽或其他有機(jī)鹽溶解于同一溶劑中， 經(jīng)過(guò)水解、 聚合反應(yīng)形成溶膠。 通過(guò)甩膠在基片上形成薄膜， 經(jīng)過(guò)干燥和退火處理，形 成鐵電薄膜。 此方法能夠精確控制膜的化學(xué)計(jì)量比和摻雜， 易于制備大面積的薄膜， 適 于大批量生產(chǎn)， 設(shè)備簡(jiǎn)單，成本低， 可與微電子工藝技術(shù)相兼容。 但這種方法易有不足 之處， 如膜的致密性較差， 干燥處理過(guò)程中薄膜一出現(xiàn)龜裂現(xiàn)象， 薄膜結(jié)構(gòu)和生長(zhǎng)速率 對(duì)基片和電極材料很敏感。 迄今為止， 利用該方法已制備出 PT、PZT 、PLZT 、BT 、ST、 BST等多種鐵電薄膜。2 MOCVD 法 MOCVD 法是將反應(yīng)氣體和氣化的金屬有機(jī)物前體溶液通過(guò)反應(yīng)

14、室，經(jīng)過(guò)熱分解沉積在加熱的襯底上形成薄膜。 此法的主要優(yōu)點(diǎn)是薄膜生長(zhǎng)速率快， 可 制備大面積薄膜，能精確控制薄膜的化學(xué)組分和厚度。但這種方法受制于金屬有機(jī)源 （ MO ）的合成技術(shù)，難以找到合適的金屬有機(jī)源，僅能用于少數(shù)幾中薄膜的制備。采 用此方法已制備出 PT、PZT、PLZT 、BT及LN等鐵電薄膜。3 PLD法 PLD法是 20世紀(jì)80年代發(fā)展起來(lái)的一種新型薄膜沉積技術(shù)。它利用高 功率的準(zhǔn)分子脈沖激光照射到一定組分比的靶材上， 使靶表面的數(shù)十米厚的物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)?羽輝狀等離子體，沉積到襯底上形成薄膜。這種方法的主要優(yōu)點(diǎn)是：能源無(wú)污染； 薄膜 成分與靶材完全一致，因而可嚴(yán)格控制； 襯底溫度較低

15、， 可獲得外延單晶膜；成膜速率 快。但這種方法難以制備大面積均勻性好的薄膜。 目前利用 PLD 方法已制備了 PT、PZT、 BTO 、及KTN 等鐵電薄膜。4 濺射法 濺射法包括直流濺射、射頻磁控濺射和離子束濺射。濺射法的主要優(yōu) 點(diǎn)是工藝比較成熟， 沉積溫度較低， 可獲得外延膜。但這種沉積膜速率較慢，組分 和結(jié)構(gòu)的均勻性比較難于控制。四、 實(shí)驗(yàn)儀器TD-88A 型鐵電性能綜合測(cè)試系統(tǒng)配件清單：序號(hào)名稱規(guī)格型號(hào)數(shù)量備注1臺(tái)式微機(jī)12專用高速采集控 制卡13鐵電性能綜合測(cè) 試儀TD-88A 型14專用軟件TD-88A15專用測(cè)試平臺(tái)16專用三維微米級(jí) 測(cè)試架27專用測(cè)試探針28專用測(cè)試電纜 12

16、連接樣品用9專用測(cè)試電纜 22連接匹配電容用10專用通訊電纜2連接測(cè)試儀和微機(jī)五、測(cè)量?jī)x簡(jiǎn)介1、鐵電性能綜合測(cè)試儀硬件結(jié)構(gòu) 鐵電薄膜材料的測(cè)量?jī)x主要包括可編程信號(hào)源、微電流放大器、積分器、放大倍數(shù)可編 程 放 大 器 、 模 / 數(shù) 轉(zhuǎn) 換 器 、 數(shù) / 模 轉(zhuǎn) 換 器 微機(jī)接口部分、 微機(jī)和應(yīng)用軟件等部分組成。 系統(tǒng)框圖見圖 12-2-3 ，硬件系統(tǒng)由一臺(tái)計(jì)算機(jī)、一片帶 A/D 、D/A 及開關(guān)量控制輸出功能的計(jì)算機(jī)接口卡和信號(hào)調(diào)理電路部分組成。用戶接口A/DI/O 口D/A數(shù)據(jù)分析 及處理微電流放 大器及積 分器程控放大 器應(yīng)用軟件 界面電壓放大 驅(qū)動(dòng)電路計(jì)算機(jī)部分A/D,D/A卡鐵電薄

17、膜樣品圖 12-2-3 鐵電性能測(cè)量?jī)x結(jié)構(gòu)框圖2、測(cè)量電路目前，測(cè)量電滯回線的方法較多。其中測(cè)試方法簡(jiǎn)單、應(yīng)用最廣泛的是 Sawyer-Tower 電路23 ，如圖 12-2-4所示，其中虛框部分為鐵電薄膜樣品的等效電路，Cxi 為線性感應(yīng)等效電容， Rx 為鐵電薄膜樣品的漏電導(dǎo)及損耗等效電阻， Cxs 為與自發(fā)極化反轉(zhuǎn)對(duì)應(yīng)的非線 性等效電容。在理想情況下， 若只考慮 Cxs的作用（認(rèn)為 Cxi 與Rx開路），很容易證明 Uy與鐵電薄 膜樣品的極化強(qiáng)度 P 成正比 2 。但一般情況下， 鐵電薄膜樣品同時(shí)具有漏電導(dǎo)和線性感應(yīng)電 容，如果要獲得鐵電薄膜樣品的本征電滯回線， 必須在測(cè)量過(guò)程中對(duì)樣品的

18、漏電導(dǎo)和線性感 應(yīng)電容進(jìn)行合適的補(bǔ)償，但這在實(shí)際測(cè)量中是較難處理的。另外，此電路中外接積分電容 Co的選取和精度會(huì)影響測(cè)試的精確度，當(dāng)然給鐵電薄膜樣品提供的信號(hào)源 U 的頻率對(duì)測(cè)試 結(jié)果也有很大的影響，這樣就較難對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行標(biāo)定和校準(zhǔn)。我們選用如圖 12-2-5 所示的測(cè)量電路，此電路由信號(hào)源U 、被測(cè)樣品、電流放大器和積分器組成。 信號(hào)源 U 提供給被測(cè)樣品的電流經(jīng)電流放大器放大再經(jīng)積分器積分后得到 Uy 進(jìn)入測(cè)量系統(tǒng)。即使被測(cè)樣品端加的電壓 U 為零，積分器上仍然維持電壓，被測(cè)樣品端是 虛地的，因此此測(cè)試電路可稱為虛地模式。此電路取消了外接電容Co，可減小寄生元件的影響。此電路的測(cè)試精度

19、僅取決于積分器積分電容 C1 的精度，減少了對(duì)測(cè)試的影響環(huán)節(jié)， 比較容易定標(biāo)和校準(zhǔn)，并且能實(shí)現(xiàn)較高的測(cè)量準(zhǔn)確度。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1) 測(cè)量鐵電薄膜樣品的電滯回線，畫出電滯回線及得到鐵電薄膜材料的飽和極化± Ps、剩余極化± Pr、矯頑場(chǎng)± Ec、電容量 C 等參數(shù)。2) 鐵電疲勞性能測(cè)量。鐵電疲勞性能是鐵電薄膜材料的永久極化與開關(guān)次數(shù)關(guān)系Prn。測(cè)試過(guò)程中隨著開關(guān)次數(shù)增加 Pr 逐漸減小，當(dāng) Pr 小到一定值時(shí)± Pr 將不能分開，既 1、0 不能分開， 此時(shí)既失去記憶性能， 稱為疲勞，它是與鐵電存儲(chǔ)器密切相關(guān)的一個(gè) 參數(shù)。3) 鐵電保持性能測(cè)試。鐵電保持性能是

20、鐵電薄膜材料的永久極化與時(shí)間關(guān)系 Prt，它是鐵電存儲(chǔ)器 使用可靠性的一個(gè)參數(shù)。圖 12-2-6 各脈沖極化和電滯回線的對(duì)應(yīng)關(guān)系注意事項(xiàng)1) 必須先連接好測(cè)試線路并確認(rèn)無(wú)誤(注意千萬(wàn)不要將信號(hào)源短路)后再打 開測(cè)試儀電源。2) 當(dāng)使用高電壓信號(hào)源時(shí)，注意安全，測(cè)試操作時(shí)不能接觸測(cè)試架。測(cè)試完 成后先關(guān)閉測(cè)試儀電源。預(yù)習(xí)思考題1) 鐵電體的電滯回線和溫度有無(wú)關(guān)系，為什么？2) 試畫出鐵電薄膜樣品的等效電路并分析其各個(gè)部分對(duì)鐵電薄膜樣品性能的影 響。3) 用 Sawyer-Tower 電路測(cè)量電滯回線有何缺點(diǎn)？試改進(jìn)之。實(shí)驗(yàn)問(wèn)答題1) 信號(hào)源的頻率對(duì)測(cè)試結(jié)果有無(wú)影響？2) 為什么測(cè)量電滯回線時(shí)在樣

21、品上施加的電場(chǎng)波形為兩個(gè)連續(xù)的三角波？3) 測(cè)量過(guò)程中引線分布電容對(duì)測(cè)量結(jié)果有無(wú)影響？如何消除此影響？4) 試設(shè)計(jì)一種測(cè)量鐵電薄膜樣品漏電流的方法。朱勁松)鐵電性能綜合測(cè)試儀操作說(shuō)明一、系統(tǒng)簡(jiǎn)介本測(cè)試系統(tǒng)用于鐵電體的鐵電性能測(cè)量， 可用于鐵電體的科學(xué)研究及近代物理實(shí)驗(yàn)中的 固體物理實(shí)驗(yàn)以及工業(yè)化生產(chǎn)鐵電存儲(chǔ)器的鐵電性能檢測(cè)中。 本測(cè)試系統(tǒng)主要包括可編程信 號(hào)源、微電流放大器、積分器、放大倍數(shù)可編程放大器、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù) /模轉(zhuǎn)換器、微機(jī)接口部分、微機(jī)和應(yīng)用軟件等部分組成。本測(cè)試系統(tǒng)采用虛地模式測(cè)量電路，與傳統(tǒng)的 Sawyer-Tower 模式相比，此電路取消了外接電容，可減小寄生元件的影響。

22、此電路的測(cè)試 精度僅取決于積分器積分電容的精度， 減少了對(duì)測(cè)試的影響環(huán)節(jié)， 比較容易定標(biāo)和校準(zhǔn)， 并 且能實(shí)現(xiàn)較高的測(cè)量準(zhǔn)確度。 它不僅能畫出鐵電薄膜的電滯回線， 還可以定量得到鐵電薄膜 材料的飽和極化 Ps、剩余極化 Pr、矯頑場(chǎng) Ec 、漏電流 Ik 等參數(shù)，以及對(duì)鐵電薄膜材料的鐵 電疲勞性能、 鐵電保持性能的測(cè)試。 能夠較全面準(zhǔn)確地測(cè)量鐵電薄膜的鐵電性能。 儀器采用 一體化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)測(cè)試結(jié)果全數(shù)字化，操作簡(jiǎn)單方便。二、系統(tǒng)安裝1、測(cè)試儀面板介紹鐵電性能綜合測(cè)試儀TD-88A型虛地模式 /SowyerTower Mode電源指示信號(hào)輸入 信號(hào)輸出信號(hào)輸出匹配電容最大10V最大70V被測(cè)樣品

23、圖 1 ：測(cè)試儀前面板電源開關(guān)電源插座9D電腦接口圖 2 ：測(cè)試儀后面板 三、軟件操作說(shuō)明1、主菜單介紹1) 文件1'打開電滯回線文件2 '打開疲勞測(cè)試文件3 '打開保持測(cè)試文件4 '打印機(jī)設(shè)置5 '打印6 '退出2) 測(cè)量1' 電滯回線測(cè)量2' 疲勞測(cè)試3' 保持測(cè)試3) 矯準(zhǔn)1'電容容量矯正2'電阻阻值矯正4) 幫助1'關(guān)于 TD-88A 型 FETESTER2'南京大學(xué)應(yīng)用物理研究所2、測(cè)試步驟1) 電滯回線測(cè)量1 '運(yùn)行應(yīng)用軟件，進(jìn)入軟件主界面，打開主菜單的測(cè)量部分選擇“電滯

24、回線測(cè)量”選項(xiàng)， 輸入“樣品名稱” 、“樣品面積” 、“樣品厚度”、“輸出電壓幅度” 、“測(cè)試周期點(diǎn)數(shù)” 、“電滯回 線周期”等參數(shù)。2 '按“確定”鍵后，軟件彈出對(duì)話框“請(qǐng)輸入需保存的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的文件名”，用戶輸入以*.loop 的文件名后按“ OK”鍵繼續(xù)，回到軟件主界面，按“開始測(cè)量”按鍵，系統(tǒng)自動(dòng) 進(jìn)行電滯回線測(cè)量和脈沖參數(shù)測(cè)量(測(cè)量時(shí)請(qǐng)注意主界面下側(cè)提示條的信息)，以上兩項(xiàng)參數(shù)測(cè)量完成后系統(tǒng)彈出信息框“是否進(jìn)行漏電流測(cè)量”，按“ Yes”則進(jìn)行漏電流及電阻阻值測(cè)量 ,按“ No”即完成測(cè)量。2) 疲勞測(cè)試 1'運(yùn)行應(yīng)用軟件，進(jìn)入軟件主界面，打開主菜單的測(cè)量部分選擇“電滯

25、回線測(cè)量”選項(xiàng)， 輸入“樣品名稱” 、“樣品面積” 、“樣品厚度”、“輸出電壓幅度” 、“測(cè)試周期” 、“脈沖測(cè)試寬 度”、“測(cè)試點(diǎn)數(shù)”等參數(shù)。2 '按“確定”鍵后，軟件彈出對(duì)話框“請(qǐng)輸入需保存的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的文件名” ，用戶輸入以 *.pl 的文件名后按“ OK”鍵繼續(xù)，回到軟件主界面，按“開始測(cè)量”按鍵，系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn) 行疲勞測(cè)試（測(cè)量時(shí)請(qǐng)注意主界面下側(cè)提示條的信息） 。3）保持測(cè)試 1'運(yùn)行應(yīng)用軟件，進(jìn)入軟件主界面，打開主菜單的測(cè)量部分選擇“電滯回線測(cè)量”選項(xiàng)， 輸入“樣品名稱” 、“樣品面積” 、“樣品厚度”、“測(cè)試周期數(shù)” 、“保持過(guò)程中直流電平” 、“讀 寫電壓幅度” 、“

26、寫寬度”、“讀寬度”等參數(shù)。2 '按“確定”鍵后，軟件彈出對(duì)話框“請(qǐng)輸入需保存的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的文件名” ，用戶輸入以 *.bch 的文件名后按“ OK”鍵繼續(xù)，回到軟件主界面，按“開始測(cè)量”按鍵，系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn) 行保持測(cè)試（測(cè)量時(shí)請(qǐng)注意主界面下側(cè)提示條的信息） 。3、參數(shù)矯準(zhǔn)1）電容容量矯正1'將標(biāo)準(zhǔn)電容作被測(cè)樣品連接到測(cè)試系統(tǒng)。2'運(yùn)行應(yīng)用軟件，進(jìn)入軟件主界面，打開主菜單的“矯準(zhǔn)”菜單選擇“電容容量矯正”，系統(tǒng)彈出對(duì)話框問(wèn)“是否進(jìn)行容量矯正” ，按“ Yes”繼續(xù)，系統(tǒng)彈出對(duì)話框問(wèn)“請(qǐng)輸入標(biāo)準(zhǔn)電 容容量”，輸入標(biāo)準(zhǔn)電容容量后按“ Ok”回到主界面。3'在主界面選擇測(cè)量

27、部分“電滯回線測(cè)量”選項(xiàng)，輸入“樣品名稱”、“樣品面積” 、“樣品厚度”、“輸出電壓幅度” 、“測(cè)試周期點(diǎn)數(shù)” 、“電滯回線周期”等參數(shù)。4'按“確定”鍵后，軟件彈出對(duì)話框“請(qǐng)輸入需保存的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的文件名”，用戶輸入以*.loop 的文件名后按“ OK”鍵繼續(xù)，回到軟件主界面，按“開始測(cè)量”按鍵，系統(tǒng)自動(dòng) 進(jìn)行電滯回線測(cè)量和脈沖參數(shù)測(cè)量（測(cè)量時(shí)請(qǐng)注意主界面下側(cè)提示條的信息），以上兩項(xiàng)參數(shù)測(cè)量完成后系統(tǒng)彈出信息框“是否進(jìn)行漏電流測(cè)量”，按“ No”即完成校準(zhǔn)。2）電阻阻值矯正1'將標(biāo)準(zhǔn)電阻作被測(cè)樣品連接到測(cè)試系統(tǒng)。 2'運(yùn)行應(yīng)用軟件，進(jìn)入軟件主界面，打開主菜單的“矯準(zhǔn)”菜

28、單選擇“電阻阻值矯正”，系統(tǒng)彈出對(duì)話框問(wèn)“是否進(jìn)行電阻矯正” ，按“ Yes”繼續(xù)，系統(tǒng)彈出對(duì)話框問(wèn)“請(qǐng)輸入標(biāo)準(zhǔn)電 阻阻值”，輸入標(biāo)準(zhǔn)電阻阻值后按“ Ok”回到主界面。3'在主界面選擇測(cè)量部分“電滯回線測(cè)量”選項(xiàng)，輸入“樣品名稱”、“樣品面積” 、“樣品厚度”、“輸出電壓幅度” 、“測(cè)試周期點(diǎn)數(shù)” 、“電滯回線周期”等參數(shù)。4'按“確定”鍵后，軟件彈出對(duì)話框“請(qǐng)輸入需保存的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的文件名”，用戶輸入以*.loop 的文件名后按“ OK”鍵繼續(xù)，回到軟件主界面，按“開始測(cè)量”按鍵，系統(tǒng)自動(dòng) 進(jìn)行電滯回線測(cè)量和脈沖參數(shù)測(cè)量（測(cè)量時(shí)請(qǐng)注意主界面下側(cè)提示條的信息），以上兩項(xiàng)參數(shù)測(cè)量完

29、成后系統(tǒng)彈出信息框“是否進(jìn)行漏電流測(cè)量”，按“ Yes”則進(jìn)行漏電流及電阻阻值測(cè)量 ,完成測(cè)量即完成校準(zhǔn)。附錄：鐵電性能綜合測(cè)試儀軟件中設(shè)及的參數(shù)說(shuō)明一、參數(shù)說(shuō)明極化PE B C序號(hào)名稱注釋備注1Ps（自發(fā)極化）上圖中 oE 段2Pr （剩余極化）上圖中 oD 段3Ec（矯頑場(chǎng)）上圖中 oF 段序號(hào)名稱注釋備注1+P*+Ps-(-Pr)見上圖2+P*r+Pr-(-Pr)見上圖3+Pr上圖脈沖測(cè)量時(shí)有兩個(gè)（因?yàn)槊}沖測(cè) 量時(shí)在 E=0 時(shí)有延時(shí)，在延時(shí)開始和 結(jié)束時(shí)各測(cè)一次）見上圖4+P+Ps-(+Pr)見上圖5+Pr+Pr-(+Pr)見上圖6-P*-Ps-(+Pr)見上圖7-P*r-Pr-(+Pr)見上圖8-Pr上圖脈沖測(cè)量時(shí)有兩個(gè)（因?yàn)槊}沖測(cè) 量時(shí)在 E=0 時(shí)有延時(shí)，在延時(shí)開始和 結(jié)束時(shí)各測(cè)一次）見上圖9-P-Ps-(-Pr)見上圖10-Pr-Pr-(-Pr)見上圖三、電滯回線測(cè)量中的參數(shù)說(shuō)明序號(hào)名稱注釋備注1樣品名稱被測(cè)樣品名稱用戶輸入或默認(rèn)2樣品面積被測(cè)樣品點(diǎn)的面積（以平方厘米為單位）用戶輸入或默認(rèn)3樣品厚度被測(cè)樣品點(diǎn)的厚度（以微米為單位）用戶輸入或默認(rèn)4測(cè)試模式虛地或 Sawyer-Tow