取向生長bi4ti3o12鐵電薄膜的回線動力學標度畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2025-07-22 16:21 本頁面
【文章內容簡介】 個厚度兩倍于薄膜厚度的電容器結構。：1）啟動鐵電測試儀，運行鐵電測試軟件。2）將信號輸出端和接收端連接到待測材料電容結構的兩個電極。3）運行電滯回線測量程序，設定測試電壓和頻率進行測試。4）執(zhí)行程序得到電滯回線，并導出數據。5）改變測試的電場強度和頻率測量一系列電滯回線。1）將導出的 text 格式文件數據用作圖軟件（如Origin）打開，繪制電滯回線圖。2）測量電滯回線的面積，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，并測量橫、豎坐標軸的像素長度分別記錄為X、Y。觀察得到坐標軸坐標長度x、y就可以計算回線的物理面積A，A=S *(x/X)*(y/Y) ，記錄數據。3）得到不同頻率f和電場幅值E0下對應的面積A，就可以繪制某一電場幅值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隨電場幅值E0的變化圖。（坐標軸調整為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和電場幅值E0值區(qū)間計算該區(qū)間（高頻低頻、高電場低電場）下的a、b值。5）計算指數a、b方法，a值計算方法為選取電場E0相同頻率f不同的數據組，a=log(A1/A2)/log(f1/f2)，對每組a值求均值，再求出總的均值即為指數a；b值計算方法類似，選取不同電場幅值E0相同頻率f的數據組，b=log(A1/A2)/log(E01/E02)，對每組b值求均值，再求出總的均值即為指數b。6）得到a、b值后，計算不同面積A對應的f aE0 b值，繪制面積A隨f a E0 b的變化圖，并進行擬合得到擬合優(yōu)度R2。第四章 Bi4Ti3O12薄膜的回線動力學標度（1）的回線動力學標度（1）的XRD掃面圖譜與標準粉末衍射圖譜的對比圖，可以看出該樣品的XRD掃描圖譜與標準粉末衍射圖譜十分相似，（117）衍射峰最強約是（200/020/0012）的五倍左右，這可以證明樣品薄膜結構特征類似于粉末樣品，無取向分布趨勢，表明該樣品為隨機取向Bi4Ti3O12鐵電薄膜。 隨機取向Bi4Ti3O12薄膜的X射線衍射圖 (a)電滯回線及(b)回線面積隨外電場幅值的變化規(guī)律 (a)電滯回線及(b)回線面積隨外電場頻率的變化規(guī)律(a)(b)為外電場頻率f=1000(Hz)情況下的隨機取向Bi4Ti3O12鐵電薄膜電滯回線隨外電場幅值E0的變化關系，頻率幅值E0范圍136643kv/cm。圖中顯示電滯回線的面積A、剩余極化強度Pr、矯頑場Ec值都隨電場幅值E0的增大而增大，并且其增大趨勢隨E0的值的增加而趨向平緩，回線形狀趨向飽和，說明這時電疇極化翻轉已經基本完成。最大剩余極化強度Pr小于10181。C/cm2。(a)(b)為外電場幅值E0=520(kv/cm)情況下的隨機取向Bi4Ti3O12鐵電薄膜電滯回線隨外電場頻率的變化關系，頻率范圍是5005000Hz。一般情況下，晶體各向異性越強，極化反轉時的離子位移就會越大，消耗的能量也越高，宏觀就表現出矯頑場越高，回線矩形度越好。電疇極化翻轉需要一段時間來完成，所以交變電場的頻率也會影響電疇翻轉的多少，宏觀表現出回線形狀也跟隨隨頻率的變化而變化。圖中顯示測試區(qū)間內電滯回線的面積A隨外電場頻率f的增大而單調減小。通常認為，外電場頻率f較小時疇翻轉速度能跟上外電場翻轉速率，但是由于疇翻轉對外電場的滯后共振效應面積A達不到最大值，隨著外電場頻率f的增大回線面積A會增大；外電場頻率f增大到一定程度后，電場翻轉速率超過電疇翻轉速率，會因一部分疇翻轉跟不上外電場變化而導致回線面積A隨外電場頻率f的增大而減小。圖形并沒有出現峰值，說明特征時間對應頻率不包括在測量區(qū)間內，而是在區(qū)間左側。因此。，a=﹣，b=。因此，標度關系表示為：A∝f ，A與f ，用直線擬合，擬合優(yōu)度R2=。 a/b軸擇優(yōu)取向Bi4Ti3O12薄膜（2）的回線動力學標度 擇優(yōu)取向Bi4Ti3O12薄膜的X射線衍射圖（2）的XRD圖譜與標準粉末圖譜的對比圖，可以看到該樣品的XRD圖譜的（117）衍射峰和（200/020/0012）衍射峰的相對強度與隨機取向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）衍射峰要強于其（117）衍射峰，強度比值為四倍，可以斷定該樣品在（200/020/0012）衍射峰對應的方向(即a/b方向)具有較強的擇優(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。(a)電滯回線及(b)回線面積隨外電場幅值的變化規(guī)律 (a)電滯回線及(b)回線面積隨外電場頻率的變化規(guī)律(a)(b)為外電場頻率f=2000(Hz)情況下的a/b軸擇優(yōu)取向Bi4Ti3O12鐵電薄膜電滯回線隨外電場幅值E0的變化關系。觀察電滯回線形狀隨幅值E0的變化可知，在電場幅值E0的測試區(qū)間（450750kv/cm）內,回線都趨于飽和。圖中顯示電滯回線的面積A、剩余極化強度Pr、矯頑場Ec值都隨電場幅值E0的增大而增大。最大剩余極化強度值Pr在20181。C/cm2左右。(a)(b)為外電場幅值E0=450(kv/cm)情況下的隨機取向Bi4Ti3O12鐵電薄膜電滯回線隨外電場頻率的變化關系。頻率區(qū)間為4006000Hz，圖中顯示電滯回線的面積A隨外電場頻率f的增大而減小。同樣沒有出現峰值，說明E0=450kv/cm對應的特征頻率小于500Hz，所以特征時間大于2ms。求得標度關系指數為a=，b=，標度關系為：A∝f 。A隨f ，用直線擬合，擬合優(yōu)度R2=。（3）的回線動力學標度 a/b軸擇優(yōu)取向Bi4Ti3O12薄膜的X射線衍射圖（3）的XRD圖譜與標準粉末圖譜的對比圖，可以看到該樣品的XRD圖譜的（117）衍射峰和（200/020/0012）衍射峰的相對強度比值更大，擇優(yōu)取向3樣品
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