【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 點(diǎn)狀電極，下表面為導(dǎo)電基底，測(cè)試時(shí)，在顯微操作臺(tái)上將兩個(gè)測(cè)量探針輕輕壓在其中兩個(gè)點(diǎn)電極上（要防止刺穿薄膜樣品），即構(gòu)成一個(gè)厚度兩倍于薄膜厚度的電容器結(jié)構(gòu)。 ： 青島大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 17 1）啟動(dòng)鐵電測(cè)試儀，運(yùn)行鐵電測(cè)試軟件。 2）將信號(hào)輸出端和接收端連接到待測(cè)材料電容結(jié)構(gòu)的兩個(gè)電極。 3）運(yùn)行電滯回線測(cè)量程序，設(shè)定測(cè)試電壓和頻率進(jìn)行測(cè)試。 4）執(zhí)行程序得到電滯回線，并導(dǎo)出數(shù)據(jù)。 5）改變測(cè)試的電場(chǎng)強(qiáng)度和頻率測(cè)量一系列電滯回線。 1）將導(dǎo)出的 text 格式文件數(shù)據(jù)用作圖軟件（如 Origin）打開，繪制電滯回線圖。 2）測(cè)量電滯回線的面積，方法為用Photoshop 打開電滯回線圖，將回線連接成為封閉回路，選取該封閉回線，查看回線的像素面積 S，并測(cè)量橫、豎坐標(biāo)軸的像素長(zhǎng)第三章 實(shí)驗(yàn)方法 18 度分別記錄為 X、 Y。觀察得到坐標(biāo)軸坐標(biāo)長(zhǎng)度 x、 y 就可以計(jì)算回線的物理面積 A，A=S *(x/X)*(y/Y) ，記錄數(shù)據(jù)。 3）得到不同頻率 f和電場(chǎng)幅值 E0下對(duì)應(yīng)的面積 A，就可以繪制某一電場(chǎng)幅值 E0下回線面積 A隨頻率 f 的變化圖和某 一頻率下回線面積 A隨電場(chǎng)幅值 E0的變化圖。（坐標(biāo)軸調(diào)整為 log10 形式以便于觀察 a、 b 值的變化） 4）觀察 A隨頻率 f 的變化圖和回線面積 A隨電場(chǎng)幅值 E0的變化圖，判斷 a、 b值的變化情況，選取合適的頻率 f和電場(chǎng)幅值E0值區(qū)間計(jì)算該區(qū)間（高頻低頻、高電場(chǎng)低電場(chǎng)）下的 a、 b 值。 5）計(jì)算指數(shù) a、 b 方法， a 值計(jì)算方法為選取電場(chǎng) E0 相同頻率 f 不同的數(shù)據(jù)組，青島大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 19 a=log(A1/A2)/log(f1/f2)，對(duì)每組 a 值求均值，再求出總的均值即為指數(shù) a； b 值計(jì)算方法類似，選取不同電場(chǎng)幅值 E0相同頻率 f的數(shù)據(jù)組， b=log(A1/A2)/log(E01/E02)，對(duì)每組 b值求均值，再求出總的均值即為指數(shù) b。 6）得到 a、 b值后，計(jì)算不同面積 A對(duì)應(yīng)的 f aE0 b值，繪制面積 A隨 f a E0 b的變化圖，并進(jìn)行擬合得到擬合優(yōu)度 R2。第四章 Bi4Ti3O12 薄膜的回線動(dòng)力學(xué)標(biāo)度 20 第四章 Bi4Ti3O12薄膜的回線動(dòng)力學(xué)標(biāo)度 隨機(jī)取向 Bi4Ti3O12鐵電薄膜（ 1）的回線動(dòng)力學(xué)標(biāo)度 圖 是隨機(jī)取向 Bi4Ti3O12鐵電薄膜樣品（ 1）的 XRD掃面圖譜與標(biāo)準(zhǔn)粉末衍射圖譜的對(duì)比圖，可以看出該樣品的 XRD掃描圖譜與標(biāo)準(zhǔn)粉末衍射圖譜十分相似，（ 117） 衍射峰最強(qiáng)約是（ 200/020/0012）的五倍左右，這可以證明樣品薄膜結(jié)構(gòu)特征類似于粉末樣品，無取向分布趨勢(shì)，表明該樣品為隨機(jī)取向 Bi4Ti3O12鐵電薄膜。 青島大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 21 10 20 30 40 5001000010 20 30 40 50 004006008117200/020/00120014Pt 111Pt:Cuk?2 ? ? ? d e g r e e ?Intensity(a.u.)1110010 圖 隨機(jī)取向 Bi4Ti3O12薄膜的 X射線衍射圖 圖 (a)電滯回線及 (b)回線面積隨外電場(chǎng)幅值的變化規(guī)律 100 80 60 40 20 0 20 40 60 80 100201510505101520Pr/(?C/cm2)U/(v) 6 1 6 k v / cm 5 4 8 k v / cm 2 2 0 k v / cm 1 3 7 k v / cmf =1000H z 100 200 300 400 500 600 7000. 1110A/(CV/cm3)E0/(k v/cm )f =1 0 0 0 Hz 第四章 Bi4Ti3O12 薄膜的回線動(dòng)力學(xué)標(biāo)度 22 圖 (a)電滯回線及 (b)回線面積隨外電場(chǎng)頻率的變化規(guī)律 圖 (a)(b)為外電場(chǎng)頻率 f=1000(Hz)情況下的 隨機(jī)取向 Bi4Ti3O12鐵電薄膜電滯回線隨外電場(chǎng)幅值 E0的變化關(guān)系，頻率幅值 E0范圍 136643kv/cm。圖中顯示電滯回線的面積 A、剩余極化強(qiáng)度 Pr、矯頑場(chǎng) Ec值都隨電場(chǎng)幅值 E0的增大而增大，并且其增大趨勢(shì)隨 E0的值的增加而趨向平緩，回線形狀趨向飽和，說明這時(shí)電疇極化翻轉(zhuǎn)已經(jīng)基本完成。最大剩余極化強(qiáng)度 Pr小于 10181。 C/cm2。 圖 (a)(b) 為 外 電 場(chǎng) 幅 值E0=520(kv/cm)情況下的 隨機(jī)取向 Bi4Ti3O12鐵電薄膜電滯回線隨外電場(chǎng)頻率的變化關(guān)系，頻率范圍是 5005000Hz。一般情況下，100055. 25. 45. 65. 8A/(CV/cm3)f /(Hz)E0= 520k v/ cm 8 0 6 0 4 0 2 0 0 20 40 60 80201001020Pr/(?C/cm2)U/(v) 5 0 0 H z 1 5 0 0 H z 3 0 0 0 H z 5 0 0 0 H z 青島大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 23 晶體各向異性越強(qiáng)，極化反轉(zhuǎn)時(shí)的離子位移就會(huì)越大，消耗的能量也越高，宏觀就表現(xiàn)出矯頑場(chǎng)越高，回線矩形度越好。電疇極化翻轉(zhuǎn)需要一段時(shí)間來完成，所以交變電場(chǎng)的頻率也會(huì)影響電疇翻轉(zhuǎn)的多少，宏觀表現(xiàn)出回線形狀也跟隨隨頻率的變化而變化。圖中顯示測(cè)試區(qū)間內(nèi)電滯回線的面積 A隨外電場(chǎng)頻率 f的增大而單調(diào)減小。通常認(rèn)為，外電場(chǎng)頻率 f較小時(shí)疇翻轉(zhuǎn)速度能跟上外電場(chǎng)翻轉(zhuǎn)速率，但是由于疇翻轉(zhuǎn)對(duì)外電場(chǎng)的滯后共振效應(yīng)面積 A達(dá)不到最大值，隨著外電場(chǎng)頻率 f 的增大回線面積 A會(huì)增大；外電場(chǎng)頻率 f增大到一定程度后，電場(chǎng)翻 轉(zhuǎn)速率超過電疇翻轉(zhuǎn)速率，會(huì)因一部分疇翻轉(zhuǎn)跟不上外電場(chǎng)變化而導(dǎo)致回線面積 A隨外電場(chǎng)頻率 f的增大而減小。圖形并沒有出現(xiàn)峰值，第四章 Bi4Ti3O12 薄膜的回線動(dòng)力學(xué)標(biāo)度 24 說明特征時(shí)間對(duì)應(yīng)頻率不包括在測(cè)量區(qū)間內(nèi)，而是在區(qū)間左側(cè)。因此，可以由特征頻率小于 。 用 ，a=﹣ ， b=。因此，標(biāo)度關(guān)系表示為：A∝ f ，圖 A與 f 的關(guān)系圖，用直線擬合，擬合優(yōu)度 R2=。 100 150 200 250 3002345678 5 0 0 H z 1 0 0 0 H z 1 5 0 0 H z 2 0 0 0 H z 2 5 0 0 H z 3 0 0 0 H z 4 0 0 0 H z 5 0 0 0 H zA/(CV/cm3)f0 . 0 7E01 . 3 1 R 2 =0 . 9 9 7 4 圖 Bi4Ti3O12鐵電薄膜 的擬合圖 a/b 軸擇優(yōu)取向 Bi4Ti3O12薄膜（ 2）的回線動(dòng)力學(xué)標(biāo)度 青島大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 25 圖 擇優(yōu)取向 Bi4Ti3O12薄膜的 X射線衍射圖 圖 a/b軸擇優(yōu)取向 Bi4Ti3O12薄膜樣品（ 2）的 XRD圖譜與標(biāo)準(zhǔn)粉末圖譜的對(duì)比圖，可以看到該樣品的 XRD 圖譜的（ 117）衍射峰和（ 200/020/0012）衍射峰的相對(duì)強(qiáng)度與隨機(jī)取向 Bi4Ti3O12薄膜樣品（ 1）相比存在較大差異，擇優(yōu)取向 Bi4Ti3O12薄膜樣品的（ 200/020/0012）衍射峰要強(qiáng)于其（ 117）衍射峰，強(qiáng)度比值為四倍，可 以斷定該樣品第四章 Bi4Ti3O12 薄膜的回線動(dòng)力學(xué)標(biāo)度 26 在（ 200/020/0012）衍射峰對(duì)應(yīng)的方向 (即a/b方向 )具有較強(qiáng)的擇優(yōu)取向度，可以判斷該樣品是沿 a/b 軸擇優(yōu)取向的 Bi4Ti3O12 薄膜。 圖 (a)電滯回線及 (b)回線面積隨外電場(chǎng)幅值的變化規(guī)律 圖 (a)電滯回線及 (b)回線面積隨外電場(chǎng)頻率的變化規(guī)律 60 40 20 0 20 40 604 03 02 01 0010203040Pr/(?C/cm2)U/(v)4 5 0 k v / cm 6 0 0 k v / cm 7 5 0 k v / cmf =2021Hz 450 500 550 600 650 700 75016171819202122232425A/(CV/cm3)E0/(k v/cm )f = 2 0 0 0 Hz 1000161718E0= 4 5 0 kv /cmA/(CV/cm3)f/ (Hz )