TDZT-04A鐵電性能綜合測(cè)試系統(tǒng)

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

相關(guān)知識(shí)背景

目前按產(chǎn)生傳感、驅(qū)動(dòng)功能的機(jī)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(diǎn)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(jì)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(duì)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(shí)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(jià)離子，B 為+ 3、+ 4 或+ 5價(jià)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(qiáng)度方向沿a 或b軸時(shí)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(shí)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(shí)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(gè)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(shí)部，ε'(ω)隨溫度變化呈現(xiàn)相對(duì)寬且變化平緩的峰，其最大ε'(ω)值對(duì)應(yīng)的溫度Tm隨ω的增加而向高溫移動(dòng)。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(duì)弛豫鐵電相變進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)測(cè)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(duì)弛豫鐵電相變機(jī)制的研究一直是該領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)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(duì)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(jià)值，同時(shí)也是該領(lǐng)域的另一熱點(diǎn)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(shì)。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(duì)其進(jìn)行了介電譜測(cè)量，但是低測(cè)量頻率為100Hz。而一般認(rèn)為，玻璃化轉(zhuǎn)變的特征時(shí)間50~102s，所以在更低的頻率范圍內(nèi)對(duì)極性玻璃體的介電譜測(cè)量，無疑對(duì)理解其玻璃化轉(zhuǎn)變機(jī)制是有價(jià)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(jī)電轉(zhuǎn)換能力的PZST 反鐵電陶瓷作為換能器或大位移致動(dòng)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(dòng)器有源材料應(yīng)用的可行性研究工作，針對(duì)"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(qiáng)，增大縱向應(yīng)變量，最大縱向應(yīng)變量達(dá)到0.85%，相變場強(qiáng)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(qiáng)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(gè)或多個(gè)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 型鐵電性能綜合測(cè)試系統(tǒng)是最新一代鐵電材料參數(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，可精確地測(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 陶瓷、材料：0～±2000V

2.輸出信號(hào)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(cè)試樣品：0-20mm  5個(gè)

6、高壓樣品池：2個(gè)，一個(gè)封閉式：8CM*6CM 一個(gè)開放式：8CM*5CM

7、三維移動(dòng)薄膜測(cè)試平臺(tái)：直立式探針一套，角度式探針一套

8、電流：1-10倍放大，信號(hào)：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(cè)試，電阻測(cè)量，漏電流測(cè)量。

10.可以配合ZJ-3和ZJ-6型壓電測(cè)試儀操作系統(tǒng)