[發明專利]一種鐵電疇運動速度可調的脈沖電壓測量法

在審

• 申請號: 202111539330.4
• 申請日: 2021-12-15
• 公開（公告）號: CN114217156A
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發明（設計）人: 何東昱;王海斗;邢志國;劉明;馬國政;底月蘭;董麗虹;郭偉玲;黃艷斐;周新遠
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍陸軍裝甲兵學院
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00;G01R1/28
• 代理公司: 安徽思沃達知識產權代理有限公司 34220
• 代理人: 李彥程

本發明涉及固態電介質性能測試技術領域，具體涉及一種鐵電疇運動速度可調的脈沖電壓測量法，本發明將鐵電電容與電阻串聯到電路中，由脈沖發生器提供測試電壓，通過示波器測量電阻兩端的電壓隨時間的變化，獲得負?正序列脈沖蹤跡下電流的時間積累測量反轉的電荷密度，以及正?負序列脈沖蹤跡下電流的時間積累測量反轉的電荷密度，獲得鐵電電容的剩余極化值，實現鐵電電容的測量，通過調整可變電阻的阻值，實現計算不同阻值下的余極化值，從而能夠有效的提升了測量的效果，方便進行測量，同時，對鐵電電容進行編號記錄、存儲，以及將測量結果按照編號存儲到數據庫中，可以使得測量鐵電電容相關數據進行匯總，以便后續能夠方便的查找。

技術領域

本發明涉及固態電介質性能測試技術領域，具體涉及一種鐵電疇運動速度可調的脈沖電壓測量法。

背景技術

近年來，鐵電存儲器因具有讀寫速度快、低功耗和存儲密度高等優點而受到廣泛關注。然而，基于電容結構的鐵電存儲器有很多限制，比如電容面積太大以影響到存儲器向千兆位密度器件的升級，另外在破壞性讀出之后還需要一個恢復脈沖。近來，利用兩個相反的極化電壓來實現鐵電二極管在高低阻態之間轉變，從而達到對二進制數據的非破壞性讀出。這種存儲方法具有很多重要性質，比如采用電疇極化反轉機制可以使存儲器實現超快的工作速度，同時具有很高的正反兩向的阻值比率。

電介質的特征是以正、負電荷重心不重合的電極化方式傳遞、存儲或記錄外部電場信號的作用和影響，因此介電常數是表征電介質最基本的參量。鐵電體是一類特殊的電介質材料，其介電常數大、非線性效應強、自發極化強度大，并有顯著的溫度依賴性和頻率依賴性。基于鐵電體材料的鐵電介質薄膜近年來開始廣泛應用于鐵電隨機讀取存儲器(FeRAM)、動態隨機讀取存儲器(DRAM)、非制冷紅外探測器、薄膜介質電容器、電場調制的微波器件、AC電致發光器和薄膜傳感器等。

鐵電疇指的是鐵電體中自發極化方向相同的區域，在電場作用下，疇壁可以移動。與電場方向基本一致的電疇通過針狀新疇向前生長，最后趨向電場方向。

目前，目前商用鐵電測試儀在使用時，交流信號的測試頻率不同于存儲器讀寫的方脈沖，難以反應存儲器的真實擦寫速度；商用鐵電測試儀所得到的低頻電滯回線中只能得到一個電疇反轉的電壓，不能精確地表達區域電疇真實反轉情況。因此，研發一種鐵電疇運動速度可調的脈沖電壓測量法，仍是固態電介質性能測試技術領域中急需解決的關鍵問題。

發明內容

針對現有技術所存在的上述缺點，本發明在于提供一種鐵電疇運動速度可調的脈沖電壓測量法，本發明將鐵電電容與電阻串聯到電路中，由脈沖發生器提供測試電壓，通過示波器測量電阻兩端的電壓隨時間的變化，獲得負-正序列脈沖蹤跡下電流的時間積累測量反轉的電荷密度，以及正-負序列脈沖蹤跡下電流的時間積累測量反轉的電荷密度，利用鐵電電容的剩余極化值計算公式，獲得鐵電電容的剩余極化值，實現鐵電電容的測量，在測量時，能夠通過調整可變電阻的阻值，實現計算不同阻值下的余極化值，方便進行測量，同時，對鐵電電容進行編號記錄、存儲，以及將測量結果按照編號存儲到數據庫中，以便后續能夠方便的查找。

為實現本發明的目的，本發明提供了如下技術方案：

一種鐵電疇運動速度可調的脈沖電壓測量法，包括以下步驟：

(1)將鐵電電容與電阻串聯到電路中；

(2)通過負-正序列脈沖蹤跡下電流的時間積累測量反轉的電荷密度W₁；

(3)再通過正-負序列脈沖蹤跡下電流的時間積累測量反轉的電荷密度W₂；

(4)計算鐵電電容的剩余極化值P_r；

(5)調整電阻的阻值，重復步驟(2)-(4)，計算不同阻值下的余極化值P_r，實現對鐵電電容上的電壓和電疇極化翻轉速度的準確調節。

本發明進一步設置為：所述的電阻為可變電阻。