铁电体电滞回线的测量 铁电材料是一类具有自发极化，而且其自发极化矢量在外电场作用下可以翻转的电介质材料，它具有优异的铁电、压电、介电、热释电及电光性能，在非挥发性铁电存储器、压电驱动器、电容器、红外探测器和电光调制器等领域有重要的应用。铁电材料的主要特征是具有铁电性，即极化强度与外电场之间具有电滞回线的关系，如图 1 所示。电滞回线是铁电体的重要特征和重要判据之一，通过电滞回线的测量可以得到自发极化强度Ps、剩余极化强度 Pr、矫顽场 Ec 等重要铁电参数，理解铁电畴极化翻转的动力学过程。 【实验目的】 1. 了解铁电测试仪的工作原理和使用方法。 2. 掌握电滞回线的测量及分析方法。 3. 理解铁电材料物理特性及其产生机理。 【实验仪器】 本实验采用美国Radiant Technology公司生产的 RT Premier Ⅱ型标准铁电测试仪，该仪器可以测量铁电材料的电滞回线、漏电流、疲劳、印痕、PUND (Positive Up Negative Down)等性能，而且配备了变温系统和热释电软件还可以测量热释电性能。 【实验原理】 铁电体的自发极化强度并非整个晶体为同一方向，而是包括各个不同方向的自发极化区域，其中具有相同自发极化方向的小区域叫做铁电畴。电滞回线的产生是由于铁电晶体中存在铁电畴。铁电体未加电场时，由于自发极化取向的任意性和热运动的影响，宏观上不呈现极化现象。当加上外电场大于铁电体的矫顽场时，沿电场方向的电畴由于新畴核的形成和畴壁的运动，体积迅速扩大，而逆电场方向的电畴体积则减小或消失，即逆电场方向的电畴转化为顺电场方向，因此表面电荷 Q (极化强度 P)和外电压 V (电场强度E)之间构成电滞回线的关系。另外由于铁电体本身是一种电介质材料，两面涂上电极构成电容器之后还存在着电容效应和电阻效应，因此一个铁电试样的等效电路如图 2 所示。其中 CF 对应于电畴反转的等效电容，CD 对应于线性感应极化的等效电容，RC 对应于试样的漏电流和感应极化损耗相对应的等效电阻。如果在试样两端加上交变电压，则试样两端的电荷 Q 将由三部分组成： 图2 铁电测试等效电路图 O+Ec-PrP E+Pr-EcPS图 1 铁电体的电滞回线 (1) 铁电效应：铁电体(Ferroelectric)的电畴翻转过程所提供的电荷QF，当EEc 时，铁电畴迅速翻转，电荷QF 突变。当铁电畴全部反转之后，继续增大电场强度，电荷QF 保持不变，所以理想铁电材料的电...
