[發明專利]一種鐵電晶體單軸壓下壓電系數的測量裝置及方法

有效

• 申請號: 202110442853.0
• 申請日: 2021-04-23
• 公開（公告）號: CN113419118B
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發明（設計）人: 趙小東;徐卓;田昊;喬遼;李飛;楊靜雅
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01R29/22
• 分類號: G01R29/22;G01R1/04
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 賀小停

1.一種鐵電晶體單軸壓下壓電系數的測量裝置，其特征在于，包括用于安裝待測樣品的夾具(2)、用于獲取設定電壓下的待測樣品位移量的數據采集單元、用于向待測樣品提供直流電壓的外電場單元，以及分別與數據采集單元和外電場單元連接的控制系統；

所述夾具(2)包括底板(201)、氧化鋁電極片(3)、位移傳遞板(202)、施力彈簧(203)、受力面板(204)和鎖力螺母(205)，其中，所述底板(201)上設置有支撐架，所述支撐架上自下至上依次設置有位移傳遞板(202)和受力面板(204)；

所述待測樣品(4)布置在底板(201)和位移傳遞板(202)之間，所述待測樣品(4)的上下兩極面分別與兩個氧化鋁電極片(3)的電極面相接觸；

所述位移傳遞板(202)和受力面板(204)之間設置有施力彈簧(203)，所述施力彈簧(203)套裝在支撐架上；

所述支撐架上還設置有鎖力螺母(205)，其中，鎖力螺母(205)置于受力面板(204)的上方；

所述位移傳遞板(202)上設置有剛性金屬桿(206)，所述剛性金屬桿(206)的頂部設置有位移測試點；所述數據采集單元與位移測試點連接。

2.根據權利要求1所述的一種鐵電晶體單軸壓下壓電系數的測量裝置，其特征在于，所述數據采集單元包括電容測微儀測試探頭(1)，所述電容測微儀測試探頭(1)與夾具(2)的位移測試點連接。

3.根據權利要求1所述的一種鐵電晶體單軸壓下壓電系數的測量裝置，其特征在于，所述外電場單元為直流高壓源(6)，所述直流高壓源(6)的輸出端連接待測樣品(4)的電極兩端。

4.根據權利要求1所述的一種鐵電晶體單軸壓下壓電系數的測量裝置，其特征在于，所述支撐架包括三個金屬桿(207)，三個金屬桿(207)呈三角結構布置。

5.根據權利要求1所述的一種鐵電晶體單軸壓下壓電系數的測量裝置，其特征在于，所述氧化鋁電極片(3)的電極面設置有導線，該導線與外電場單元連接。

6.一種鐵電晶體單軸壓下壓電系數的測量方法，其特征在于，基于權利要求1-5中任一項所述的一種鐵電晶體單軸壓下壓電系數的測量裝置，包括以下步驟：

向已極化待測樣品(4)施加不同單軸壓力和不同電壓的直流電壓，使已極化待測樣品(4)產生機械形變振動；

通過測量變單軸壓力、變直流電壓下的機械形變，進而計算得到不同單軸壓、不同電壓下的壓電常數；

將得到不同單軸壓、不同電壓下的壓電常數進行線性擬合，得到待測樣品(4)的壓電系數。

7.根據權利要求6所述的一種鐵電晶體單軸壓下壓電系數的測量方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，向已極化的待測樣品(4)施加設定的單軸壓力；

步驟2，保持該單軸壓力不變；之后向待測樣品(4)施加不同幅度的直流電壓，得到單軸壓下的位移-電壓曲線；

步驟3，改變施加在已極化的待測樣品(4)上的單軸壓力；

步驟4，重復步驟2、步驟3，直至所施加的單軸壓力到達工藝要求的單軸壓力上限值，得到不同單軸壓下的位移-電壓曲線；

步驟5，根據得到的不同單軸壓下的位移-電壓曲線，計算不同單軸壓、不同電壓下的壓電常數；

步驟6，對得到的不同單軸壓、不同電壓下的壓電常數進行擬合，得到待測樣品(4)的壓電系數。