实验29-铁电性能测量实验讲义

铁电体电滞回线的测量压电驱动器、电容器、红外探测器和电光调

PPS+PrEc制器等领域有重要的应用。铁电材料的主要

O c特征是具有铁电性，即极化强度与外电场之 间具有电滞回线的关系，如图1所示。电滞 r回线是铁电体的重要特征和重要判据之一，通过电滞回线的测量可以得到自发极化强度Ps、剩余极化强度Pr、矫顽场Ec等重要铁电 图1铁电体的电滞回线参数，理解铁电畴极化翻转的动力学过程。【实验目的】了解铁电测试仪的工作原理和使用方法。掌握电滞回线的测量及分析方法。理解铁电材料物理特性及其产生机理。【实验仪器】本实验采用美国RadiantTechnology公司生产的RTPremierPUND(PositiveUpNegativeDown)等性能，而且配备了变温系统和热释电软件还可以测量热释电性能。【实验原理】Q(P)V(电场强度之间构成电滞回线的关系。另外由于铁电体本2CFCDQ将由三部分组成：

图2铁电测试等效电路图铁电效应：铁电体(Ferroelectric)的电畴翻转过程所提供的电荷QF，当E<EcQFE>Ec时，铁电畴迅速翻转，电荷QFQF3(a)所示。图3 电荷QF、QD、QC与电压V的关系电容效应(Dielectric)QD。感应极化所QDV3(b)所示。电阻效应(Conductive)是VQCV3(c)所示。QQF、QD、QCQV3(a)3(b)3(c)1所示。QFV的关系才真正反映了铁电体中的电畴翻转过程。实际测量得到的全电滞回线（图1）包含了与铁电畴极化翻转过程无关QDQC3QDQF的饱和支、上升支和下降支发生倾斜，但是从理论上来说对于QFVcQC则不同，QCQFQFVc的数值和VQFV的关系相差很大，以致掩盖了电畴翻转过程的特征，形成一个损耗椭圆，以致一些研究者把一部分并无电畴过程的电介质也认为是铁电体。所以正确的获得电滞回线和铁电参数是准确表征铁电性能的前提。Sawyer–Tower方法，它是4Sawyer–Tower方法的C0联，测量待测样品上的电压降。其中标准电容C0Cx，因此加到示波器xCxy偏向屏上的Cx两端的电荷成正比。因此可以得到铁电样品表面电荷随电压的PE之间的关系曲线。图4 Sawyer–Tower电路本实验中的铁电性能测试采用美国 RadiantTechnology公司生产的RTPremierRadiantTechnologies公司开发的虚地模式，如图5(Drive)，另一个电极接仪器的数据采集端(Return)Return00，因此，相当于Return端接地，称为SawyeTower方法中感应电容产生的逆电压和测试电路中的寄生电容对测试信号的影响。DriveDeviceundertestReturn

TransimpedanceAmplilierGainStageParasiticcapacitance Integrator

VoltageMeasurement图5 PremierⅡ铁电测试仪虚地模式电路示意图电滞回线（Hysteresisloop）的测量6是测量电滞回线所用的三角波测试脉冲。第一个负脉冲为预极化脉冲，它只是将待测样品极化到负剩余极化(Pr)1s后，（oltagestepdela（oltagestepe【实验内容及步骤】

图6 电滞回线测试脉冲主要通过操作铁电测试仪控制软件Vision，测量铁电材料的电滞回线并从回PP

。调整测试电压强r s crP，rcc

随电压强度和频率的变化关系。1、启动铁电测试仪，运行铁电测试软件Vision。2、将信号输入端（Drive）和接收端（return）料的上下电极。3、运行电滞回线测量程序，设定测试电压强度和频率等参数进行测试。如图7所示。图7电滞回线测量设置界面4、执行程序得到电滞回线，如图8所示，可以得到该测试条件下的自发极化强度P、剩余极化强度Pr和矫顽场Ec，导出数据，。8电滞回线测试结果5、分别改变测试的电场强度和频率测量一系列电滞回线。【数据处理】textOrigin电滞回线图。PrEcEfPrEcPrEcEf的变化规律。r 1PEr 电场强度(E)剩余极化强度(Pr矫顽场强度(Ec)r 2PEr 电场频率(f)剩余极化强度(Pr矫顽场强度(Ec)【注意事项】（nm电压较低（约几十伏，一般选内置低压电源（InternaloltageSource围为0-100V。陶瓷一般选用经过放大器输出的外部高电压（Externaloltage0-9999。拔出。测试时先从低压测起，逐步提高电压，以防