[发明专利]一种铁电晶体矫顽场的非接触式光学测量装置和方法

说明书

一种铁电晶体矫顽场的非接触式光学测量装置和方法，涉及材料性质的光学检测技术领域，为了解决现有铁电晶体电学测量方法易受接触状态、空间电荷或缺陷电荷影响的问题。控温箱设有2个通光孔，铁电晶体位于控温箱内，激光器输出的连续激光通过一个通光孔入射至铁电晶体，铁电晶体透射的光通过另一个通光孔入射至光电探测器的光敏面，光电探测器的输出端连接数字示波器的输入端，数字示波器的透射光强度输出端连接计算机的透射光强度输入端；交流电压源用于为铁电晶体施加交流电压；计算机用于控制交流电压源输出电压的频率和幅值，还用于计算施加的电场，并存储施加的电场及数字示波器输出的透射光强度。本发明适用于测量铁电晶体的矫顽场。

技术领域

本发明涉及材料性质的光学检测技术领域，具体涉及铁电晶体矫顽场的非接触式光学测量技术。

背景技术

铁电晶体是一种多功能材料，具有优异的介电、压电、电光、光折变和声学性质，在铁电存储器、大容量电容器、压电传感器、电光调制器和超声换能器等领域具有重要应用。铁电晶体优异的宏观性质与其微观畴结构密切相关。铁电畴是铁电晶体内部自发极化相同的区域，畴结构是由不同取向的电畴组成的微观结构，所以，了解铁电畴的特性是探索铁电晶体宏观性质来源及后期进行改性设计的重要前提。铁电畴的特性，可以从静态和动态两方面进行测量。目前畴的静态特性的测量方法较多，例如偏光显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和压电力显微镜等，其中偏光显微镜具有微米级分辨率，扫描电子显微镜和压电力显微镜等具有百纳米级分辨率，透射电子显微镜具有纳米级分辨率。这些都属于铁电畴的静态测量手段。

关于铁电畴的动态测量方法，目前常用的是基于Sawyer-Tower电路的电滞回线测试法，以便确定铁电晶体内部电畴翻转的矫顽场。这种方法具有制样方便、测试简单等优点，但同时存在若干缺点。缺点之一是Sawyer-Tower电路测试法是一种接触式电学测量方法，测试夹具与样品电极之间的接触状态对矫顽场的测试结果有一定影响；缺点之二是这是一种电荷采集式测试方法，与铁电畴反转无关的空间电荷或缺陷电荷也会对矫顽场的测试结果产生影响，特别是内部缺陷较多的样品，样品中存在大量的非束缚电荷，会使得测量结果不可信，产生所谓“漏电”的现象发生；缺点之三是高温或低频测试时，由于高温或低频下缺陷电荷的迁移加剧，会使得测量结果误差进一步被放大。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有铁电晶体电学测量方法易受接触状态、空间电荷或缺陷电荷影响的问题，从而提供一种铁电晶体矫顽场的非接触式光学测量装置和方法。

本发明所述的一种铁电晶体矫顽场的非接触式光学测量装置，包括交流电压源1、控温箱2、激光器3、光电探测器4、数字示波器5和计算机6；

控温箱2设有2个通光孔2-1，铁电晶体7位于控温箱2内，激光器3输出的连续激光通过一个通光孔2-1入射至铁电晶体7，铁电晶体7透射的光通过另一个通光孔2-1入射至光电探测器4的光敏面，光电探测器4的输出端连接数字示波器5的输入端，数字示波器5的透射光强度输出端连接计算机6的透射光强度输入端；

交流电压源1用于为铁电晶体7施加交流电压；

计算机6用于控制交流电压源1输出电压的频率和幅值，还用于计算施加的电场，并存储施加的电场及数字示波器5输出的透射光强度。

优选的是，铁电晶体7的尺寸大于2mm×2mm×0.5mm。

优选的是，还包括反射镜8；

激光器3输出的连续激光经反射镜8反射至铁电晶体7。

优选的是，还包括衰减片9；

激光器3输出的连续激光经衰减片9功率衰减后入射至铁电晶体7。

优选的是，还包括第一凸透镜10；

第一凸透镜10使连续激光聚焦在铁电晶体7内部。