（Ferroelectric鐵電材料篇二

    ZT-4C鐵電性能綜合測(cè)試系統(tǒng)為你解讀鐵電材料應(yīng)用）

鐵電材料應(yīng)用

鐵電性: NVFRAM\FFET　介電性:大容量電容\可調(diào)諧微波器件\PTC熱敏元件　電光效應(yīng):光開關(guān)\光波導(dǎo)\光顯示器件　聲光效應(yīng):聲光偏轉(zhuǎn)器　光折變效應(yīng):光調(diào)制器件\光信息存儲(chǔ)器件　非線性光學(xué)效應(yīng):光學(xué)倍頻(BBO\LBO)器件\參量振蕩\相共軛器件　壓電性:壓電傳感器\換能器\SAW\馬達(dá)　熱釋電效應(yīng):非致冷紅外焦平面陣列

一般認(rèn)為，鐵電體的研究始于1920年，當(dāng)年法國人發(fā)現(xiàn)了羅息鹽酒石酸鉀鈉，場(chǎng)·的特異的介電性能，導(dǎo)致了“鐵電性”概念的出現(xiàn)。迄今鐵電研究可大體分為四個(gè)階段’。*階段是1920-1939年，在這一階段中發(fā)現(xiàn)了兩種鐵電結(jié)構(gòu)，即羅息鹽和系列。第二階段是1940-1958年，鐵電維象理論開始建立，并趨于成熟。第三階段是1959—1970年，這是鐵電軟模理論出現(xiàn)和基本完善的時(shí)期，稱為軟模階段。第四階段是80年代至今，主要研究各種非均勻系統(tǒng)。到目前為止，己發(fā)現(xiàn)的鐵電晶體包括多晶體有一千多種。

從物理學(xué)的角度來看，對(duì)鐵電研究起了zui重要作用的有三種理論，即德文希爾(Devonshire)等的熱力學(xué)理論,Slater的模型理論,Cochran和Anderson的軟模理論。鐵電體的研究取得不少新的進(jìn)展，其中zui重要的有以下幾個(gè)方面。

1、*性原理的計(jì)算?，F(xiàn)代能帶結(jié)構(gòu)方法和高速計(jì)算機(jī)的反展使得對(duì)鐵電性起因的研究變?yōu)榭赡?。通過*性原理的計(jì)算，對(duì)鐵疇和等鐵電體，得出了電子密度分布，軟模位移和自發(fā)極化等重要結(jié)果，對(duì)闡明鐵電性的微觀機(jī)制有重要作用。

2、尺寸效應(yīng)的研究。隨著鐵電薄膜和鐵電超微粉的發(fā)展，鐵電尺寸效應(yīng)成為一個(gè)迫切需要研究的實(shí)際問題。人們從理論上預(yù)言了自發(fā)極化、相變溫度和介電極化率等隨尺寸變化的規(guī)律，并計(jì)算了典型鐵電體的鐵電臨界尺寸。這些結(jié)果不但對(duì)集成鐵電器件和精細(xì)復(fù)合材料的設(shè)計(jì)有指導(dǎo)作用，而且是鐵電理論在有限尺寸條件下的發(fā)展。

3、鐵電液晶和鐵電聚合物的基礎(chǔ)和應(yīng)用研究。1975年MEYER發(fā)現(xiàn)，由手性分子組成的傾斜的層狀相‘相液晶具有鐵電性。在性能方面，鐵電液晶在電光顯示和非線性光學(xué)方面很有吸引力。電光顯示基于極化反轉(zhuǎn)，其響應(yīng)速度比普通絲狀液晶快幾個(gè)數(shù)量級(jí)。非線性光學(xué)方面，其二次諧波發(fā)生效率已不低于常用的無機(jī)非線性光學(xué)晶體。

聚合物的鐵電性在年代末期得到確證。雖然的熱電性和壓電性早已被發(fā)現(xiàn)，但直到年代末才得到論證，并且人們發(fā)現(xiàn)了一些新的鐵電聚合物。聚合物組分繁多，結(jié)構(gòu)多樣化，預(yù)期從中可發(fā)掘出更多的鐵電體，從而擴(kuò)展鐵電體物理學(xué)的研究領(lǐng)域，并開發(fā)新的應(yīng)用。

4、集成鐵電體的研究。鐵電薄膜與半導(dǎo)體的集成稱為集成鐵電體，廣泛開展了此類材料的研究。鐵電存貯器的基本形式是鐵電隨機(jī)存取存貯器。早期以為主要研究對(duì)象，直至年實(shí)現(xiàn)了的商業(yè)化。與五六十年代相比，當(dāng)前的材料和技術(shù)解決了幾個(gè)重要問題。一是采用薄膜，極化反轉(zhuǎn)電壓易于降低，可以和標(biāo)準(zhǔn)的硅或電路集成；二是在提高電滯回線矩形度的同時(shí)，在電路設(shè)計(jì)上采取措施，防止誤寫誤讀；三是疲勞特性大有改善，已制出多次反轉(zhuǎn)仍不顯示任何疲勞的鐵電薄膜。

在存貯器上的重大應(yīng)用己逐漸在鐵電薄膜上實(shí)現(xiàn)。與此同時(shí)，鐵電薄膜的應(yīng)用也不局限于存儲(chǔ)領(lǐng)域，還有鐵電場(chǎng)效應(yīng)晶體管、鐵電動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存貯器等。除存貯器外，集成鐵電體還可用于紅外探測(cè)與成像器件，超聲與聲表面波器件以及光電子器件等?？梢钥闯?，集成薄膜器件的應(yīng)用前景不可估量。

在鐵電物理學(xué)內(nèi)，當(dāng)前的研究方向主要有兩個(gè)一是鐵電體的低維特性，二是鐵電體的調(diào)制結(jié)構(gòu)。鐵電體低維特性的研究是應(yīng)對(duì)薄膜鐵電元件的要求，只有在薄膜等低維系統(tǒng)中，尺寸效應(yīng)才變得不可忽略腳一。極化在表面處的不均勻分布將產(chǎn)生退極化場(chǎng)，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的極化狀態(tài)產(chǎn)生影響。表面區(qū)域內(nèi)偶極相互作用與體內(nèi)不同，將導(dǎo)致居里溫度隨膜厚而變化。薄膜中還不可避免地有界面效應(yīng)，薄膜厚度變化時(shí)，矯頑場(chǎng)、電容率和自發(fā)極化都隨之變化，需要探明其變化規(guī)律并加以解釋。

鐵電超微粉的研究也逐漸升溫。在這種三維尺寸都有限的系統(tǒng)中，塊體材料的導(dǎo)致鐵電相變的布里淵區(qū)中心振?？赡軣o法維持，也許全部聲子色散關(guān)系都要改變。庫侖作用將隨尺寸減小而減弱，當(dāng)它不能平衡短程力的作用時(shí)，鐵電有序?qū)⒉荒芙ⅰ?/span>

ZT-4C型鐵電性能綜合測(cè)試系統(tǒng)

ZT-4C型鐵電性能綜合測(cè)試系統(tǒng)是一代鐵電材料參數(shù)測(cè)試儀適用于鐵電薄膜、鐵電體材料（既可塊體材料）的電性能測(cè)量，可測(cè)量鐵電薄膜電滯回線、I—V特性及開關(guān)特性，可地測(cè)出具有非對(duì)稱電滯回線鐵電薄膜的Pr值。可測(cè)鐵電體材料的電滯回線及I—V特性。

前言：鐵電材料具有良好的鐵電性、壓電性、熱釋電性以及非線性光學(xué)等特性, 是當(dāng)前高新技術(shù)材料中非?；钴S的研究領(lǐng)域之一，其研究熱點(diǎn)正向?qū)嵱没l(fā)展。

背景：高性能的鐵電材料是一類具有廣泛應(yīng)用前景的功能材料,從目前的研究現(xiàn)狀來看,對(duì)于具有高性能的鐵電材料的研究和開發(fā)應(yīng)用仍然處于發(fā)展階段.研究者們選用不同的鐵電材料進(jìn)行研究,并不斷探索制備工藝,只是到目前為止對(duì)于鐵電材料的一些性能的研究還沒有達(dá)到令人滿意的地步.比如,用于制備鐵電復(fù)合材料的陶瓷粉體和聚合物的種類還很單一,對(duì)其復(fù)合界面的理論研究也剛剛開始,鐵電記憶器件抗疲勞特性的研究還有待發(fā)展。

一、產(chǎn)品介紹：

ZT-4C型鐵電性能綜合測(cè)試系統(tǒng)是一代鐵電材料參數(shù)測(cè)試儀適用于鐵電薄膜、鐵電體材料（既可塊體材料）的電性能測(cè)量，可測(cè)量鐵電薄膜電滯回線、I—V特性及開關(guān)特性，可地測(cè)出具有非對(duì)稱電滯回線鐵電薄膜的Pr值?？蓽y(cè)鐵電體材料的電滯回線及I—V特性。

主要技術(shù)指標(biāo)：
1.輸出信號(hào)電壓：薄膜：0～±10V ,精度：±1mV;陶瓷材料：0～±2200V,精度：±1V。
2.輸出信號(hào)頻率：薄膜材料0～2kHz,精度：±1Hz;壓電陶瓷：1HZ, 精度：±0.01Hz。
3.電容范圍：1000nf～ 100nf, 精度: ≤1%。
4.電流范圍: 1nA～10A ,精度: ≤1%。
5.測(cè)試用信號(hào)源：計(jì)算機(jī)控制正弦波、三角波、間歇三角波、梯形波。
6.電流放大器：計(jì)算機(jī)控制，1、2、5倍。
7.信號(hào)放大器：計(jì)算機(jī)控制，1、2、5、10、15倍。8

8.數(shù)據(jù)結(jié)口：USB或BNC接口。

9. 數(shù)據(jù)采集分析軟件： 能畫出鐵電薄膜的電滯回線，定量得到鐵電薄膜材料的飽和極化Ps、剩余極化Pr、矯頑場(chǎng)Ec、漏電流等參數(shù);可以進(jìn)行鐵電薄膜材料的鐵電疲勞性能、鐵電保持性能的測(cè)試，電阻測(cè)量，漏電流測(cè)量。