（Ferroelectric鐵電(dian)材料(liao)篇(pian)二(er) ZT-4C之鐵電(dian)材料(liao)應(ying)用(yong)）

（Ferroelectric鐵電(dian)材料(liao)篇(pian)二(er)

    ZT-4C鐵電(dian)性(xing)能(neng)綜合測(ce)試系統為妳解(jie)讀(du)鐵電(dian)材料(liao)應(ying)用(yong)）

鐵電(dian)材料(liao)應(ying)用(yong)

鐵電(dian)性(xing): NVFRAM\FFET　介電(dian)性:大(da)容量電(dian)容\可(ke)調諧微(wei)波器件(jian)\PTC熱敏元件(jian)　電(dian)光(guang)效(xiao)應(ying):光(guang)開關(guan)\光(guang)波(bo)導(dao)\光(guang)顯示(shi)器件(jian)　聲(sheng)光(guang)效(xiao)應(ying):聲(sheng)光(guang)偏轉器　光折(zhe)變(bian)效(xiao)應(ying):光(guang)調制(zhi)器件(jian)\光(guang)信息存(cun)儲(chu)器件(jian)　非線(xian)性(xing)光(guang)學(xue)效(xiao)應(ying):光(guang)學倍(bei)頻(BBO\LBO)器件(jian)\參(can)量振(zhen)蕩(dang)\相共(gong)軛(e)器件(jian)　壓(ya)電(dian)性(xing):壓(ya)電(dian)傳感器\換能(neng)器\SAW\馬達(da)　熱釋電(dian)效(xiao)應(ying):非致冷(leng)紅外(wai)焦(jiao)平(ping)面陣列(lie)

壹(yi)般認為，鐵電(dian)體的研(yan)究(jiu)始於(yu)1920年(nian)，當年法(fa)國(guo)人發現(xian)了羅息鹽酒(jiu)石酸(suan)鉀鈉(na)，場·的(de)特異(yi)的(de)介電(dian)性能(neng)，導致了“鐵電(dian)性(xing)”概念(nian)的出現(xian)。迄(qi)今(jin)鐵電(dian)研(yan)究(jiu)可(ke)大(da)體分為四個階段’。*階段是1920-1939年，在這(zhe)壹(yi)階段中發(fa)現(xian)了兩種(zhong)鐵電(dian)結(jie)構，即(ji)羅息鹽和(he)系列。第(di)二(er)階段是1940-1958年，鐵電(dian)維(wei)象理論開(kai)始建立(li)，並趨(qu)於(yu)成熟。第(di)三階段是1959—1970年，這(zhe)是鐵電(dian)軟(ruan)模(mo)理論出現(xian)和(he)基(ji)本(ben)完(wan)善(shan)的(de)時(shi)期(qi)，稱(cheng)為(wei)軟(ruan)模(mo)階段。第(di)四階段是80年代(dai)至今(jin)，主(zhu)要(yao)研(yan)究(jiu)各種(zhong)非均(jun)勻系統。到(dao)目(mu)前(qian)為止，己發現(xian)的(de)鐵電(dian)晶(jing)體包括多晶(jing)體有壹(yi)千(qian)多種(zhong)。

從物(wu)理學(xue)的(de)角度來(lai)看，對鐵電(dian)研(yan)究(jiu)起(qi)了zui重要(yao)作(zuo)用(yong)的有三種(zhong)理論，即(ji)德(de)文(wen)希(xi)爾(Devonshire)等的熱力學(xue)理論,Slater的(de)模型理論,Cochran和(he)Anderson的軟(ruan)模(mo)理論。鐵電(dian)體的研(yan)究(jiu)取得不(bu)少新(xin)的(de)進展(zhan)，其(qi)中zui重要(yao)的(de)有以下(xia)幾(ji)個方面。

1、*性原(yuan)理的(de)計算。現(xian)代(dai)能(neng)帶(dai)結構(gou)方法(fa)和(he)高(gao)速(su)計算機的反(fan)展(zhan)使(shi)得對鐵電(dian)性(xing)起(qi)因(yin)的(de)研(yan)究(jiu)變(bian)為可(ke)能(neng)。通過*性原(yuan)理的(de)計算，對鐵疇(chou)和(he)等鐵電(dian)體，得出了電子(zi)密(mi)度分布(bu)，軟(ruan)模(mo)位(wei)移和(he)自(zi)發極(ji)化等重要(yao)結(jie)果，對闡明鐵電(dian)性(xing)的微(wei)觀(guan)機制(zhi)有重要(yao)作(zuo)用(yong)。

2、尺寸效(xiao)應(ying)的(de)研(yan)究(jiu)。隨著鐵電(dian)薄(bo)膜(mo)和鐵電(dian)超(chao)微(wei)粉的發展，鐵電(dian)尺寸效(xiao)應(ying)成為壹(yi)個迫切需要研(yan)究(jiu)的(de)實(shi)際問(wen)題(ti)。人們從理論上預(yu)言了自(zi)發極(ji)化、相變(bian)溫度和介電(dian)極(ji)化率(lv)等(deng)隨尺寸變(bian)化的規(gui)律，並計算了典型(xing)鐵電(dian)體的鐵電(dian)臨(lin)界(jie)尺寸。這(zhe)些結果不(bu)但對集成鐵電(dian)器件(jian)和(he)精(jing)細復(fu)合(he)材料(liao)的(de)設(she)計有指(zhi)導作(zuo)用(yong)，而且(qie)是鐵電(dian)理論在有限(xian)尺寸條(tiao)件(jian)下(xia)的(de)發(fa)展(zhan)。

3、鐵電(dian)液(ye)晶(jing)和(he)鐵電(dian)聚合物(wu)的(de)基(ji)礎(chu)和應(ying)用(yong)研(yan)究(jiu)。1975年(nian)MEYER發(fa)現(xian)，由(you)手(shou)性(xing)分子組(zu)成的傾斜(xie)的層狀相‘相液(ye)晶(jing)具(ju)有鐵電(dian)性(xing)。在性(xing)能(neng)方面，鐵電(dian)液(ye)晶(jing)在電(dian)光(guang)顯示(shi)和(he)非線(xian)性(xing)光(guang)學(xue)方面很(hen)有吸引(yin)力。電(dian)光(guang)顯示(shi)基(ji)於(yu)極(ji)化反(fan)轉(zhuan)，其(qi)響應(ying)速(su)度比普通絲狀(zhuang)液(ye)晶(jing)快(kuai)幾(ji)個數(shu)量級。非線(xian)性(xing)光(guang)學(xue)方面，其(qi)二(er)次諧波(bo)發生(sheng)效(xiao)率(lv)已(yi)不(bu)低(di)於(yu)常(chang)用(yong)的無(wu)機非線(xian)性(xing)光(guang)學(xue)晶(jing)體。

聚合物(wu)的(de)鐵電(dian)性(xing)在年(nian)代(dai)末期(qi)得到(dao)確(que)證(zheng)。雖(sui)然(ran)的熱電性(xing)和壓(ya)電(dian)性(xing)早(zao)已(yi)被(bei)發(fa)現(xian)，但(dan)直到(dao)年(nian)代(dai)末才得到(dao)論證(zheng)，並且人們發現(xian)了壹(yi)些新(xin)的(de)鐵電(dian)聚合物(wu)。聚合物(wu)組(zu)分繁(fan)多，結構(gou)多樣化，預期(qi)從中可(ke)發掘(jue)出更多的鐵電(dian)體，從而(er)擴(kuo)展鐵電(dian)體物理學(xue)的(de)研(yan)究(jiu)領域(yu)，並開(kai)發新(xin)的(de)應(ying)用(yong)。

4、集成鐵電(dian)體的研(yan)究(jiu)。鐵電(dian)薄(bo)膜(mo)與(yu)半(ban)導(dao)體的集(ji)成稱(cheng)為(wei)集成鐵電(dian)體，廣(guang)泛(fan)開(kai)展(zhan)了此類(lei)材料(liao)的(de)研(yan)究(jiu)。鐵電(dian)存(cun)貯(zhu)器的基(ji)本(ben)形(xing)式(shi)是鐵電(dian)隨機存取存貯(zhu)器。早(zao)期(qi)以為主(zhu)要(yao)研(yan)究(jiu)對象，直至(zhi)年實(shi)現(xian)了的商(shang)業化。與(yu)五(wu)六十(shi)年(nian)代(dai)相比，當前(qian)的材料(liao)和(he)技(ji)術解(jie)決(jue)了幾個重要(yao)問(wen)題(ti)。壹(yi)是采用(yong)薄膜(mo)，極(ji)化反(fan)轉(zhuan)電(dian)壓(ya)易(yi)於(yu)降(jiang)低(di)，可(ke)以和標(biao)準的矽(gui)或電路集(ji)成；二(er)是在提(ti)高(gao)電(dian)滯回(hui)線矩形度的同(tong)時(shi)，在電(dian)路設(she)計上采(cai)取措施，防(fang)止誤寫誤讀(du)；三是疲勞(lao)特性大(da)有改善(shan)，已(yi)制(zhi)出多次反(fan)轉(zhuan)仍(reng)不(bu)顯示(shi)任(ren)何(he)疲(pi)勞(lao)的(de)鐵電(dian)薄(bo)膜(mo)。

在存(cun)貯(zhu)器上的(de)重大(da)應(ying)用(yong)己逐(zhu)漸(jian)在鐵電(dian)薄(bo)膜(mo)上實(shi)現(xian)。與(yu)此(ci)同(tong)時(shi)，鐵電(dian)薄(bo)膜(mo)的應(ying)用(yong)也不(bu)局(ju)限(xian)於(yu)存(cun)儲領域(yu)，還有鐵電(dian)場(chang)效(xiao)應(ying)晶(jing)體管(guan)、鐵電(dian)動態(tai)隨機存取存貯(zhu)器等。除存(cun)貯(zhu)器外(wai)，集成鐵電(dian)體還可(ke)用(yong)於(yu)紅(hong)外(wai)探(tan)測(ce)與(yu)成像(xiang)器件(jian)，超(chao)聲(sheng)與(yu)聲(sheng)表(biao)面波(bo)器件(jian)以及光電(dian)子器件(jian)等(deng)。可(ke)以看出，集成薄膜(mo)器件(jian)的(de)應(ying)用(yong)前(qian)景不(bu)可(ke)估量。

在鐵電(dian)物(wu)理學(xue)內(nei)，當(dang)前(qian)的研(yan)究(jiu)方向(xiang)主(zhu)要(yao)有兩個壹(yi)是鐵電(dian)體的低(di)維特性，二(er)是鐵電(dian)體的調(tiao)制(zhi)結構。鐵電(dian)體低(di)維特性的(de)研(yan)究(jiu)是應(ying)對薄膜(mo)鐵電(dian)元件(jian)的(de)要(yao)求(qiu)，只(zhi)有在薄(bo)膜(mo)等低(di)維系統中，尺寸效(xiao)應(ying)才變(bian)得不(bu)可(ke)忽略腳壹(yi)。極(ji)化在表(biao)面處(chu)的不(bu)均勻分布(bu)將(jiang)產生(sheng)退(tui)極(ji)化場，對整個系統的極(ji)化狀態(tai)產生(sheng)影(ying)響。表(biao)面區域(yu)內(nei)偶(ou)極(ji)相互(hu)作(zuo)用(yong)與(yu)體內(nei)不(bu)同(tong)，將(jiang)導(dao)致居裏溫(wen)度隨膜(mo)厚(hou)而(er)變(bian)化。薄膜(mo)中還(hai)不(bu)可(ke)避(bi)免地(di)有界(jie)面效(xiao)應(ying)，薄(bo)膜(mo)厚(hou)度變(bian)化時(shi)，矯(jiao)頑場、電(dian)容(rong)率(lv)和(he)自(zi)發極(ji)化都隨之(zhi)變(bian)化，需要探(tan)明(ming)其(qi)變(bian)化規(gui)律並加以解(jie)釋(shi)。

鐵電(dian)超(chao)微(wei)粉的研(yan)究(jiu)也(ye)逐(zhu)漸(jian)升(sheng)溫。在這(zhe)種(zhong)三維尺寸都有限(xian)的系統中，塊體材料(liao)的(de)導(dao)致鐵電(dian)相變(bian)的布(bu)裏淵(yuan)區中心振模(mo)可(ke)能(neng)無法(fa)維(wei)持，也(ye)許全部(bu)聲(sheng)子(zi)色散(san)關(guan)系都要(yao)改變(bian)。庫(ku)侖作(zuo)用(yong)將(jiang)隨尺寸減(jian)小而(er)減(jian)弱，當(dang)它(ta)不(bu)能(neng)平(ping)衡短(duan)程力的(de)作用(yong)時(shi)，鐵電(dian)有序將(jiang)不(bu)能(neng)建立(li)。

ZT-4C型鐵電(dian)性(xing)能(neng)綜合測(ce)試系統

ZT-4C型鐵電(dian)性(xing)能(neng)綜合測(ce)試系統是壹(yi)代(dai)鐵電(dian)材料(liao)參(can)數(shu)測(ce)試儀(yi)適用(yong)於(yu)鐵電(dian)薄(bo)膜(mo)、鐵電(dian)體材料(liao)（既(ji)可(ke)塊體材料(liao)）的(de)電(dian)性(xing)能(neng)測(ce)量，可(ke)測(ce)量鐵電(dian)薄(bo)膜(mo)電滯回(hui)線、I—V特性及開關(guan)特性，可(ke)地(di)測(ce)出具(ju)有非對稱(cheng)電(dian)滯回(hui)線鐵電(dian)薄(bo)膜(mo)的Pr值(zhi)。可(ke)測(ce)鐵電(dian)體材料(liao)的(de)電(dian)滯回(hui)線及I—V特性。

前(qian)言：鐵電(dian)材料(liao)具(ju)有良(liang)好的鐵電(dian)性(xing)、壓(ya)電(dian)性(xing)、熱釋電(dian)性以及非線(xian)性(xing)光(guang)學(xue)等特性, 是當前(qian)高(gao)新(xin)技(ji)術材料(liao)中非常(chang)活躍的研(yan)究(jiu)領域(yu)之壹(yi)，其(qi)研(yan)究(jiu)熱點正向(xiang)實(shi)用(yong)化發展(zhan)。

背(bei)景：高(gao)性(xing)能(neng)的鐵電(dian)材料(liao)是壹(yi)類(lei)具(ju)有廣(guang)泛(fan)應(ying)用(yong)前(qian)景的功(gong)能(neng)材料(liao),從目(mu)前(qian)的研(yan)究(jiu)現(xian)狀(zhuang)來(lai)看,對於(yu)具(ju)有高(gao)性(xing)能(neng)的鐵電(dian)材料(liao)的(de)研(yan)究(jiu)和(he)開(kai)發(fa)應(ying)用(yong)仍(reng)然(ran)處於(yu)發(fa)展階段.研(yan)究(jiu)者們選(xuan)用(yong)不(bu)同(tong)的(de)鐵電(dian)材料(liao)進行(xing)研(yan)究(jiu),並不(bu)斷探(tan)索(suo)制(zhi)備(bei)工(gong)藝,只(zhi)是到(dao)目(mu)前(qian)為止對於(yu)鐵電(dian)材料(liao)的(de)壹(yi)些性能(neng)的研(yan)究(jiu)還(hai)沒(mei)有達(da)到(dao)令(ling)人滿(man)意(yi)的(de)地(di)步(bu).比如,用(yong)於(yu)制(zhi)備(bei)鐵電(dian)復(fu)合(he)材料(liao)的(de)陶(tao)瓷粉(fen)體和聚合物(wu)的(de)種(zhong)類還(hai)很(hen)單壹(yi),對其(qi)復(fu)合(he)界(jie)面的(de)理論研(yan)究(jiu)也(ye)剛(gang)剛(gang)開始,鐵電(dian)記(ji)憶器件(jian)抗(kang)疲(pi)勞(lao)特性的(de)研(yan)究(jiu)還(hai)有待發(fa)展。

壹(yi)、產品(pin)介紹：

ZT-4C型鐵電(dian)性(xing)能(neng)綜合測(ce)試系統是壹(yi)代(dai)鐵電(dian)材料(liao)參(can)數(shu)測(ce)試儀(yi)適用(yong)於(yu)鐵電(dian)薄(bo)膜(mo)、鐵電(dian)體材料(liao)（既(ji)可(ke)塊體材料(liao)）的(de)電(dian)性(xing)能(neng)測(ce)量，可(ke)測(ce)量鐵電(dian)薄(bo)膜(mo)電滯回(hui)線、I—V特性及開關(guan)特性，可(ke)地(di)測(ce)出具(ju)有非對稱(cheng)電(dian)滯回(hui)線鐵電(dian)薄(bo)膜(mo)的Pr值(zhi)。可(ke)測(ce)鐵電(dian)體材料(liao)的(de)電(dian)滯回(hui)線及I—V特性。

主(zhu)要(yao)技(ji)術指(zhi)標：
1.輸出信號電壓(ya)：薄(bo)膜(mo)：0～±10V ,精度：±1mV;陶(tao)瓷材料(liao)：0～±2200V,精度：±1V。
2.輸出信號頻率(lv)：薄(bo)膜(mo)材料(liao)0～2kHz,精度：±1Hz;壓(ya)電(dian)陶(tao)瓷：1HZ, 精(jing)度：±0.01Hz。
3.電容(rong)範圍：1000nf～ 100nf, 精度: ≤1%。
4.電流範圍: 1nA～10A ,精度: ≤1%。
5.測(ce)試用(yong)信號源：計算機控(kong)制(zhi)正弦波、三角波(bo)、間歇三角波(bo)、梯形波。
6.電流放大(da)器：計算機控(kong)制(zhi)，1、2、5倍(bei)。
7.信號放大(da)器：計算機控(kong)制(zhi)，1、2、5、10、15倍(bei)。8

8.數(shu)據(ju)結(jie)口：USB或BNC接(jie)口。

9. 數(shu)據(ju)采(cai)集分析軟(ruan)件(jian)： 能(neng)畫出鐵電(dian)薄(bo)膜(mo)的電(dian)滯回(hui)線，定(ding)量得到(dao)鐵電(dian)薄(bo)膜(mo)材料(liao)的(de)飽(bao)和極(ji)化Ps、剩余(yu)極(ji)化Pr、矯(jiao)頑場Ec、漏(lou)電(dian)流等參(can)數(shu);可(ke)以進行(xing)鐵電(dian)薄(bo)膜(mo)材料(liao)的(de)鐵電(dian)疲(pi)勞(lao)性(xing)能(neng)、鐵電(dian)保持性(xing)能(neng)的測(ce)試，電(dian)阻(zu)測(ce)量，漏(lou)電流測(ce)量。