[发明专利]一种基于原子力显微镜的纵向压电系数测量方法

权利要求书

1.一种基于原子力显微镜的纵向压电系数测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、采用若干个标准压电薄膜样品，并对每一个标准压电薄膜样品进行以下测量：

步骤1.1、将压电薄膜置于探针下方，设置探针偏压V_tip＝V₁，设置探针与压电薄膜之间的初始间距为z₀₀：z₀₀≥1μm、终止间距为z₀₁：0＜z₀₁≤10nm，根据探针移动步长控制探针向压电薄膜运动，并实时测量探针所受静电力，进而测得探针偏压V_tip＝V₁的|F_es|-z₀曲线，|F_es|表示原子力显微镜测量的探针所受静电力、z₀表示探针与压电薄膜表面的间距；

步骤1.2、依次调节探针偏压V_tip＝V₂,...,V_n，分别测得探针偏压V_tip＝V₂,V₃,...,V_n的|F_es|-z₀曲线；

步骤1.3、根据探针偏压V_tip＝V₁,V₂,...,V_n的n条|F_es|-z₀曲线，在每条曲线上取z₀＝z₀₁，并对得到的数据取对数，得到lg(|F_es|)-lg(V_tip)曲线，对lg(|F_es|)与lg(V_tip)进行三阶拟合，标记为曲线，表示取z₀＝z₀₁、探针偏压为V_tip时的探针所受静电力；以相同方式取z₀＝z₀₀，得到lg(|F_es|)-lg(V_tip)曲线，对lg(|F_es|)与lg(V_tip)进行线性拟合，标记为曲线；

步骤1.4、在同一坐标系中，对曲线进行平移，使得曲线与曲线的起点重合，以lg(V₁)为起点、lg(V_n)为终点，计算得到曲线与曲线的围合面积S；

步骤2、根据步骤1测量得到每一个标准压电薄膜样品的围合面积S、以及每一个标准压电薄膜样品的先验纵向压电系数d₃₃，得到纵向压电系数与面积S拟合曲线、标记为d₃₃-S曲线；

步骤3、采用步骤1.1～步骤1.4测量得到待测压电薄膜的围合面积S′，将围合面积S′带入d₃₃-S曲线中进行插值拟合，得到待测压电薄膜的纵向压电系数。