近代物理學(xué)科教學(xué)TDZT-04C型鐵電測試儀

TDZT-04A鐵電性能綜合測試系統(tǒng)

關(guān)鍵詞:鐵電材料參數(shù)測試儀,鐵電子材料測試儀,鐵電測試儀

相關(guān)知識背景

目前按產(chǎn)生傳感、驅(qū)動功能的機制, 鐵電陶瓷可分為3種

層狀鐵電陶瓷

研究較多，并且用于制備鐵電陶瓷材料的是鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的鋯鈦酸鉛。

簡稱PZT系列。此系列的突出優(yōu)點是剩余極化較大Pr大約10~35 μC/cm、熱處理溫度較低(600℃左右)。但是隨著研究的深入人們發(fā)現(xiàn)在經(jīng)過累計的極化反轉(zhuǎn)之后PZT系列性能退化，主要表現(xiàn)在出現(xiàn)高的漏電流和較嚴(yán)重的疲勞問題另外鉛的揮發(fā)對人體也有害。因此研究和開發(fā)性能優(yōu)良且無鉛的鐵電陶瓷具有重要的現(xiàn)實意義。而鉍系層狀鈣鈦礦結(jié)構(gòu)材料屬于鐵電材料類且性能較好又不含鉛，因此受到人們的廣泛關(guān)注。該材料通式是(Bi2O2) An-1BnO3n+1)其中A 為+1、+2或+3價離子，B 為+ 3、+ 4 或+ 5價離子，n 為類鈣鈦礦層中氧八面體BO6層數(shù)，其中類鈣鈦礦層(An-1BnO3n+1)與鉍氧層(Bi2O2)交替排列。SrBi4Ti4O15，簡稱SBTi，n=4 、n = 5或n = 7，陶瓷是鉍系層狀鈣鈦礦結(jié)構(gòu)鐵電陶瓷材料。研究發(fā)現(xiàn)，其剩余極化較大單晶極化強度方向沿a 或b軸時2Pr=58μC/cm2

[1]熱穩(wěn)定性能也比較好，居里溫度為520℃。

[2]另外SBTi 陶瓷又是非鉛系列材料是一種比較有前途的鐵電陶瓷材料。但是由于Bi容易揮發(fā)，在材料制備和使用過程中容易成鉍空位，從而形成氧空位，影響材料的抗疲勞性能和鐵電性能。為了滿足實際應(yīng)用的需要，需要提高和改進(jìn)該系列材料的鐵電性能。因此，國內(nèi)外研究者在改變制備途徑、制備方法以及調(diào)整材料的組分等方面作了不少研究。

弛豫型鐵電陶瓷

弛豫型鐵電體(relaxation ferroelectrics)簡稱RF。是指順電-鐵電轉(zhuǎn)變屬于彌散相變的一類鐵電材料?它同時具有鐵電現(xiàn)象和弛豫現(xiàn)象。與典型鐵電體相比，弛豫型鐵電體的一個典型特征是復(fù)介電常數(shù)，ε*(ω) =ε'(ω) ?ε"(ω)，ω為角頻率的實部，ε'(ω)隨溫度變化呈現(xiàn)相對寬且變化平緩的峰，其ε'(ω)值對應(yīng)的溫度Tm隨ω的增加而向高溫移動。該特征與結(jié)構(gòu)玻璃(structureglass)化轉(zhuǎn)變、自旋玻璃(spin glass)化轉(zhuǎn)變的特征極為相似。所以，弛豫型鐵電體又被稱為極性玻璃(polar glass)，相應(yīng)的弛豫鐵電相變又被稱為極性玻璃化轉(zhuǎn)變。迄今為止，雖然人們對弛豫鐵電相變進(jìn)行了大量的實驗測量和理論探索，但是仍然沒有被普遍接受的弛豫鐵電相變模型所以對弛豫鐵電相變機制的研究一直是該領(lǐng)域研究的熱點問題之一。另外，現(xiàn)有的一些弛豫鐵電體具有優(yōu)良的鐵電、壓電和熱釋電性能，因而具有廣泛而重要的應(yīng)用。

因此，對現(xiàn)有弛豫鐵電體性能的優(yōu)化以及新型弛豫鐵電體的合成將具有重要的潛在應(yīng)用價值，同時也是該領(lǐng)域的另一熱點問題。SrTiO3是一種無污染的功能陶瓷材料，因此以SrTiO3為基礎(chǔ)合成的新材料有產(chǎn)業(yè)的優(yōu)勢。研究發(fā)現(xiàn)在SrTiO3中引入Bi離子產(chǎn)生了典型的鐵電弛豫行為，并對其進(jìn)行了介電譜測量，但是低測量頻率為100Hz。而一般認(rèn)為，玻璃化轉(zhuǎn)變的特征時間50~102s，所以在更低的頻率范圍內(nèi)對極性玻璃體的介電譜測量，無疑對理解其玻璃化轉(zhuǎn)變機制是有價值的。

反鐵電陶瓷

上世紀(jì)80年代后期具有大電致應(yīng)變和大機電轉(zhuǎn)換能力的PZST 反鐵電陶瓷作為換能器或大位移致動器有源材料方面的研究工作逐步出現(xiàn)。美國Pennsylvania 大學(xué)材料研究所開展了PZST反鐵電陶瓷作為大位移致動器有源材料應(yīng)用的可行性研究工作，針對"方寬"型電滯回線的PZST 反鐵電陶瓷進(jìn)行了一系列改性優(yōu)化，降低相變場強，增大縱向應(yīng)變量，縱向應(yīng)變量達(dá)到0.85%，相變場強為48 kV/cm，電滯寬度為20 kV/cm。指出"方寬"型電滯回線的反鐵電陶瓷在交變電場下表現(xiàn)出嚴(yán)重的電滯損耗，因而不適于交變狀態(tài)下應(yīng)用。

鐵電材料:在具有壓電效應(yīng)的材料中具有自發(fā)極化,自發(fā)極化包括二部分:一部分來源于離子直接位移;另一部分是由于電子云的形變。而且其自發(fā)極化強度可以因外電場反向而反向,或者在電場作用下不可反向但可以重取向的晶體。鐵電體中的自發(fā)極化有兩個或多個可能的取向。所有鐵電體都可以通過人工極化使其具有壓電性，值具有壓電性的并不一定都是鐵電體。

一、產(chǎn)品介紹：

TDZT-04C鐵電性能綜合測試系統(tǒng)是一代鐵電材料參數(shù)測試儀適用于鐵電薄膜、鐵電體材料（既可塊體材料）的電性能測量，可測量鐵電薄膜電滯回線、I—V特性及開關(guān)特性，可地測出具有非對稱電滯回線鐵電薄膜的Pr值?？蓽y鐵電體材料的電滯回線及I—V特性。

一、產(chǎn)品介紹：

TDZT-04C 型鐵電性能綜合測試系統(tǒng)是一代鐵電材料參數(shù)測試儀適用于鐵電薄膜、鐵電體材料（既可塊體材料）的電性能測量，可測量鐵電薄膜電滯回線、I—V特性及開關(guān)特性，可地測出具有非對稱電滯回線鐵電薄膜的Pr值?？蓽y鐵電體材料的電滯回線及I—V特性。

主要技術(shù)指標(biāo)：
1.輸出信號電壓：：薄膜：0～±10V 陶瓷、材料：0～±2000V
2.輸出信號頻率：薄膜材料1-1000HZ，陶瓷：0-1Hz
3.電容范圍：1000nf～ 100nf, 精度: ≤1%。
4.電流范圍: 1nA～10A ,精度: ≤1%。

5、測試樣品：0-20mm  5個

6、高壓樣品池：2個，一個封閉式：8CM*6CM 一個開放式：8CM*5CM

7、三維移動薄膜測試平臺：直立式探針一套，角度式探針一套

8、電流：1-10倍放大，信號：1-20倍。.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、鐵電保持性能的測試，電阻測量，漏電流測量。

10.可以配合ZJ-3和ZJ-6型壓電測試儀操作系統(tǒng)