专利名称：一种铁电畴运动速度可调的脉冲电压测量法的制作方法
技术领域：
本发明属于固态电介质性能测试技术领域，具体涉及铁电畴运动速度可调脉冲电 压测量铁电畴极化翻转的方法。
背景技术：
电介质的特征是以正、负电荷重心不重合的电极极化方式传递、存贮或记录电的 作用和影响，因此介电常数是表征电介质最基本的参量。铁电体是一类特殊的电介质材料， 其介电常数大、非线性效应强，有显著的温度依赖性和频率依赖性。铁电电容在极化翻转过 程中所需电荷是等于整个测量电路中的电流随时间的积分，其电流大小等于施加在电路总 电阻上的电压Vt与电路串连总电阻Rt的比值。在极化翻转过程中铁电电容上的电压等于 其矫顽电压V。，当测量脉冲电压为V时，总的电路电流可表示为I= Vt / Rt =(V-V。)/Rt。因 此在不改变测量脉冲电压的条件下，可以通过在电路中串联不同阻值的电阻实现对电畴运 动电流大小的调节，即实现对铁电畴极化翻转速度的调节。由于电路中串联的电阻是可以 任意改变的，所以本发明提供了一种可以连续改变铁电电畴极化翻转速度的方法，并且通 过改变预置电压与测量脉冲极性关系(相反或相同)可以实现对铁电电容极化翻转和非极 化翻转电荷的测量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种测量范围大，测试数据更加可靠的铁电畴运动速度可 调的脉冲电压测量铁电畴极化翻转的方法。本发明提供的铁电畴运动速度可调的脉冲电压测量铁电畴极化翻转的方法，具体 步骤包括
在电路中串联不同阻值的电阻(见
图1所示);通过宽度远超过(一般2-10倍)铁电电容 极化翻转时间的预置脉冲对所测样品进行预置；而后施加矩形电压脉冲(该电压脉冲的幅 值取决于被测样品的情况和用于改变铁电畴运动速度的串联电阻的大小，一般应高于样品 在相应铁电畴运动速度下的矫顽电压)，对铁电电容进行电畴极化翻转电流特性测量；由 示波器记录整个过程中加在串联电阻上的电压随时间变化曲线，并观察电畴翻转中所出现 的电压台阶；在极化翻转过程中电路中的电流可表示为
式中Vt为台阶电压高度，即在电畴转动过程中施加在电路总电阻上的电压，为V为测 量脉冲电压，V。为铁电电容矫顽电压，Rt为电路总电阻；所述电路总电阻Rt包括系统内阻 (脉冲发生器内阻和示波器内阻)和串联电阻；V。在电畴翻转过程中保持为恒定值；通过软 件记录电畴翻转电流对时间的积分，就可以得到铁电可极化翻转的电荷值；改变预置电压 的极性和测量电压脉冲相同，可得到电畴不发生极化翻转的电荷；两种电荷相减，即得到铁电畴的剩余极化电荷。本发明中，电路中串联的电阻是可以任意改变的。在外加电压一定的情况下，电畴 极化翻转的速度取决于电路中的串联电阻的大小，即电流。所以本发明提供了一种可以连 续改变铁电畴运动速度和矫顽电压的方法。本发明中，采用电脉冲方式不仅可以测量铁电极化和外加电压关系，还可以准确 测量矫顽电压和翻转电流，即电压和电畴运动速度关系，由于测试电压源采用电脉冲发生 器提供，脉冲宽度也可以根据不同电畴运动速度范围自由设定，可以跨越9个数量极或更 高，测量方法较现有的传统铁电分析仪更为先进。根据本发明所述，实现铁电极化翻转速度可调的原理是依据在极化翻转过程中铁 电电容上的电压等于其矫顽电压V。，当测量脉冲电压为V时，总的电路电流可表示为
权利要求
1. 一种铁电畴运动速度可调的脉冲电压测量法，其特征在于具体步骤为在电路中串 联不同阻值的电阻；通过宽度远超过铁电电容极化翻转时间的预置脉冲对所测样品的极化 方向进行预置，然后施加电压脉冲对铁电电容进行电畴极化翻转电流特性测量；由示波器 记录整个过程中加在串联电阻上的电压随时间变化曲线，并观察电畴翻转过程中所出现的 电压台阶；在极化翻转过程中电路中的电流表示为式中Vt为台阶电压高度，即在电畴转动过程中施加在电路总电阻上的电压，V。为铁电 电容矫顽电压，Rt为电路总电阻；电路总电阻Rt包括系统内阻和串联电阻，V。在电畴翻转 过程中保持为恒定值；通过软件记录电畴翻转电流对时间的积分，得到铁电电容可极化翻 转的电荷值；改变预置电压的极性和测量电压脉冲的极性相同，得到电畴不发生极化翻转 的电荷；将上述两种电荷相减，即得到铁电畴的剩余极化电荷。
2.根据权利要求1所述的铁电畴运动速度可调的脉冲电压测量法，其特征在于测试电 压源采用脉冲发生器提供，脉冲宽度根据不同电畴运动速度范围自由设定，可以跨越9个 数量级或更高。
3.根据权利要求1所述的铁电畴运动速度可调的脉冲电压测量法，其特征在于在不改 变测量脉冲电压的条件下，通过在电路中串联不同阻值的电阻实现对电流和矫顽电压大小 的调节，最终实现对铁电电容上的电压和电畴极化翻转速度的准确调节。
全文摘要
本发明属于固态电介质性能测试技术领域，具体为铁电畴运动速度可调脉冲电压测量铁电畴极化翻转的方法。在极化翻转过程中铁电电容上的电压等于其矫顽电压Vc，在外加脉冲电压为V时，总的电路电流表示为I=Vt/Rt=(V-Vc)/Rt。因此在不改变测量脉冲电压的条件下，可在电路中串联不同阻值的电阻实现对电流大小和Vc的调节，即实现在不同矫顽电压下对铁电极化翻转速度的调节。本发明提供了一种可以连续改变铁电极化翻转速度的方法，并且通过改变预置电压与测量脉冲电压极性关系(相反或相同)实现对铁电电容极化翻转和非极化翻转特性的测量。
文档编号G01R19/04GK102116789SQ20111000098
公开日2011年7月6日 申请日期2011年1月5日 优先权日2011年1月5日
发明者刘骁兵, 江安全 申请人:复旦大学