铁电的测定

铁电薄膜的电滞回线测量

一、实验内容及目的

1）测量铁电薄膜样品的电滞回线及得到铁电薄膜材料的饱和极化±Ps、剩余极化±Pr、矫顽场±Ec等参数。

2）了解什么是铁电体，什么是电滞回线及其测量原理和方法。

3）了解铁薄膜材料的功能和应用前景。

二、实验原理

铁电体的极化随外电场的变化而变化，但电场较强时，极化与电场之间呈非线性关系。在电场作用下新畴成核长，畴壁移动，导致极化转向，在电场很弱时，极化线性地依赖于电场见图,此时可逆的畴壁移动成为不可逆的，极化随电场的增加比线性段快。当电场达到相应于B点值时，晶体成为单畴，极化趋于饱和。电场进一步增强时，由于感应极化的增加，总极化仍然有所增大(BC)段。如果趋于饱和后电场减小，极化将循 CBD段曲线减小，以致当电场达到零时，晶体仍保留在宏观极化状态，线段OD表示的极化称为剩余极化Pr。将线段CB外推到与极化轴相交于E，则线段OE 为饱和自发极化Ps。如果电场反向，极化将随之降低并改变方向，直到电场等于某一值时，极化又将趋于饱和。这一过程如曲线DFG所示，OF所代表的电场是使极化等于零的电场，称为矫顽场 Ec。电场在正负饱和度之间循环一周时，极化与电场的关系如曲线CBDFGHC所示此曲线称为电滞回线。

图1 铁电体的电滞回线

三、实验仪器

四、实验步骤

1、样品的安装

样品盒中，连接样品的一对电极，其中的一个电极为平台，样品置放其上，另一电极为探针，将样品压在样品台上。将铁电样品平稳放置在样品加上。

2、测量

1）安装好样品后，关闭样品盒，接通样品盒电源（样品台上的红色指示灯亮）。2）点击程序界面上的“显示”按钮，在仪器面板上，从小到大调节极化电压旋钮，同时注意观察测量得到的曲线。

3)若极化电压调到200V还没有得到电滞回线，需将电压调回最小，再点击程序界面中的“电压提升”，继续调节极化电压，得到较满意的电滞回线。

3、记录数据

得到满意的曲线后，直接点击程序界面中的“记录”按钮，记录完一个周期后自动关闭样品电源并停止测量。

五、数据处理

将得到的电滞回线，用TF-DH1程序打开，点击程序界面的数据处理，分别记录饱和极化±Ps、剩余极化±Pr、矫顽场±Ec。

六、注意事项

1、必须先连接好测试线路并确认无误（注意千万不要将信号源短路）后再打开测试仪电源。

2、当使用高电压信号源时，注意安全，测试操作时不能接触测试架。测试完成后先关闭测试仪电源。

3、安装样品时，注意将极化电压调到最小。

4、更换、安装、取下样品时，样品电极不能短路。