電滯回線的測(cè)量方法簡(jiǎn)介

鐵電晶體電滯回線測(cè)量方法電滯回線(ferroelectrichysteresisloop)在較強(qiáng)的交變電場(chǎng)作用下，鐵電體的極化強(qiáng)度P隨外電場(chǎng)呈非線性變化，而且在一定的溫度范圍內(nèi)，P表現(xiàn)為電場(chǎng)E的雙值函數(shù)，呈現(xiàn)出滯后現(xiàn)象。這個(gè)P-E〔或D-E〕回線就稱(chēng)為電滯回線。測(cè)量鐵電體電滯回線常用方法沖擊檢流計(jì)描點(diǎn)法示波器圖示法〔Sawyer-Tower電路法〕示波器圖示法測(cè)量電滯回線原理圖

被測(cè)樣品Cx上串聯(lián)一個(gè)電容量很大的電容器C，為了消除U1和U2之間的相位差，在電容C上并聯(lián)了一個(gè)電阻R，調(diào)整R的大小便可使U1和U2之間的相位相同。Cx

因?yàn)镃x和C0是串聯(lián)的，故兩個(gè)電容器上的電荷是一樣多的

Qx=Qc=Q簡(jiǎn)化原理圖Cx因?yàn)闃悠返挠行娣eA和電容C是的，A/C為常數(shù)故U2與電位移D成正比。對(duì)于壓電陶瓷，εr>>1，故D≌P，因此U2與P成正比電容器上的電壓U2接到示波器的垂直致偏電極上，垂直幅度Uy與電壓U2成正比，也就是說(shuō)，示波器垂直幅度與電位移D〔或極化強(qiáng)度P〕成正比。

水平致偏電極那么接到電位器W的滑動(dòng)接點(diǎn)上，由于C>>Cx，故U>>U1，因此水平致偏電極之間的水平幅度電壓Ux正比于試樣兩端的電壓U1，而試樣兩端的電場(chǎng)強(qiáng)度E=U1/d，因此在示波器上可以觀察到P-E〔或D-E〕曲線，即電滯回線。目前，電滯回線的測(cè)試電路一般是在Sawyer-Tower電路的根底上進(jìn)行改進(jìn)，一般有兩種改進(jìn)方法：物理補(bǔ)償〔即通過(guò)添加電阻、電容等電子元器件來(lái)消除鐵電損耗對(duì)電滯回線造成的影響〕數(shù)字補(bǔ)償〔即利用計(jì)算機(jī)軟件通過(guò)一定的公式來(lái)消除損耗對(duì)電滯回線造成的影響〕鐵電體的等效電路JingLiu等人利用數(shù)字補(bǔ)償法對(duì)測(cè)得的電滯回線進(jìn)行修正，們?cè)陲柡蜆O化區(qū)間內(nèi)連續(xù)取k個(gè)點(diǎn)，在上升局部定義為N1......Nk，下降局部定義為n1......nk，他們滿(mǎn)足ENi=Eni〔1≤i≤k〕，并且每個(gè)局部所取的點(diǎn)成線性關(guān)系同時(shí)根據(jù)公式，調(diào)整C1和R1使S到達(dá)最小。補(bǔ)償前后的電滯回線譜圖實(shí)驗(yàn)步驟1.檢查儀器連線、檔位是否正確，準(zhǔn)確無(wú)誤后按順序翻開(kāi)儀器。2.選擇適宜尺寸的測(cè)試樣品，放入試樣盒。3.翻開(kāi)測(cè)試軟件，選擇恰當(dāng)?shù)脑O(shè)置開(kāi)始測(cè)量。4.記錄實(shí)驗(yàn)條件，保存測(cè)量數(shù)據(jù)。電滯回線示意圖剩余極化強(qiáng)度Pr(OD)——E=0，自發(fā)極化強(qiáng)度的剩余局部〔對(duì)整個(gè)晶體而言〕。飽和極化強(qiáng)度Ps(OE)——線性局部BC段的延長(zhǎng)線與極化軸的截距?！矊?duì)每個(gè)電疇而言=每個(gè)電疇固有的飽和極化強(qiáng)度〕矯頑電場(chǎng)Ec〔OF〕——E反向，電疇偶極矩反轉(zhuǎn)，沿E方向的疇=逆E方向的疇，P=0。電滯回線所包圍的面積——電場(chǎng)每變化一周，鐵電晶體所消耗的能量。鐵電晶體的損耗都比較高。矩形度——Rsq=〔Pr/Ps〕+(P1.1Ec/Pr)電滯回線的測(cè)量在鐵電材料研究的應(yīng)用1.研究鐵電材料非線性問(wèn)題2.研究鐵電材料電疲勞性能3.在鐵電材料改性方面的應(yīng)用電滯回線測(cè)量應(yīng)用舉例：Bi0.9Nd0.1FeO3薄膜的電學(xué)性能研究

◆預(yù)處理溫度的影響(Tp=250-325℃)1.所有的薄膜都表現(xiàn)出飽和的電滯回線2.275℃預(yù)處理的薄膜的剩余極化值明顯減小◆退火溫度的影響(Tm=450℃-525℃)1.不