铁电薄膜铁电性能的表征
《2024年Bi5Ti3FeO15基铁电薄膜的弛豫与储能特性调控》范文
《Bi5Ti3FeO15基铁电薄膜的弛豫与储能特性调控》篇一一、引言随着现代电子技术的飞速发展，铁电材料因其独特的电性能和物理特性在微电子、传感器等领域展现出广泛的应用前景。
Bi5Ti3FeO15基铁电薄膜因其良好的电学和磁学性能成为研究热点之一。
其具有高的铁电性能、非易失性以及优秀的存储性能等优势，因此广泛应用于非易失性存储器（NVRAM）、电容器等设备中。
而针对Bi5Ti3FeO15基铁电薄膜的弛豫与储能特性调控，不仅关系到其在实际应用中的性能表现，还涉及到对相关物理机制的深入理解。
本文旨在详细阐述Bi5Ti3FeO15基铁电薄膜的弛豫现象及对其储能特性的调控策略。
二、Bi5Ti3FeO15基铁电薄膜的结构与性能Bi5Ti3FeO15基铁电薄膜具有复杂的晶体结构，包括铁电相和反铁电相等，这使得其具有丰富的物理和化学性质。
其电学性能主要包括铁电性、介电性以及压电性等。
其中，铁电性是该类材料最显著的特点之一，即材料在极化后能够保持剩余极化强度，具有非易失性存储能力。
此外，该类材料还具有较高的储能密度和快速的充放电速度，使其在储能器件领域具有广阔的应用前景。
三、Bi5Ti3FeO15基铁电薄膜的弛豫现象弛豫现象是铁电材料在极化过程中表现出的一种重要物理现象。
在Bi5Ti3FeO15基铁电薄膜中，由于材料的微观结构复杂，导致其极化过程中存在多种能量势垒和动力学过程，从而表现出复杂的弛豫行为。
这些弛豫行为不仅影响材料的极化速度和极化强度，还可能影响其储能特性和耐久性。
因此，对Bi5Ti3FeO15基铁电薄膜的弛豫现象进行深入研究具有重要意义。
四、Bi5Ti3FeO15基铁电薄膜的储能特性调控策略针对Bi5Ti3FeO15基铁电薄膜的储能特性调控，主要从以下几个方面进行：1. 成分调控：通过调整薄膜中的元素组成和比例，可以优化材料的晶体结构和电学性能，从而改善其储能特性。
例如，通过引入适量的稀土元素或过渡金属元素，可以调整材料的相结构和电子结构，进而影响其极化行为和储能性能。
铁电材料
铁电材料是指具有铁电效应的一类材料，它是热释电材料的一个分支。
铁电材料及其应用研究已成为凝聚态物理、固体电子学领域最热门的研究课题之一。
科学家已经了解到铁电材料的原子结构可以使其自发产生极化现象，但至今尚不清楚光电过程是如何在铁电材料中发生的。
如果能够理解这一光电机制并应用于太阳能电池，将能有效地提高太阳能电池的效率。
研究人员所采用的铁电材料是铋铁酸盐薄膜（BFO）。
这种特别制作的薄膜有着不同寻常的特性，在数百微米的距离内整齐而有规律地排列着不同的电畴。
电畴为条状，每个电畴宽为50纳米到300纳米，畴壁为2纳米，相邻电畴的极性相反。
这样研究人员就可以清楚地知道内置电场的精确位置及其电场强度，便于在微观尺度上开展研究，同时也避免了杂质原子环绕及多晶材料所造成的误差。
当研究人员用光照射铋铁酸盐薄膜时，获得了比材料本身的带隙电压高很多的电压，说明光子可释放电子，并在畴壁上形成空穴，这样即使没有半导体的P—N结构，也可形成垂直于畴壁的电流。
通过各种试验，研究人员确定畴壁在提高电压上具有十分重要的作用。
据此他们开发出一种模型，可令极性相反的电畴制造出多余的电荷，并能传递到相邻的电畴。
这种情况有点像传递水桶的过程，随着多余电荷不断注入锯齿状相邻的电畴，电压可逐级显著增加。
在畴壁的两侧，由于电性相反，就可形成电场，使载电体分离。
在畴壁的一侧，电子堆积，空穴互相排斥；而另一侧则空穴堆积，电子互相排斥。
太阳能电池之所以会损失效率，是由于电子和空穴会迅速结合，但是这种情况不会在铋铁酸盐薄膜上出现，因为相邻的电畴极性相反。
根据同性相斥，异性相吸的原理，电子和空穴会沿相反的方向运动，而由于电子的数量远超空穴的数量，所以多余的电子会溢出到相邻的电畴。
铋铁酸盐薄膜本身并不是一种很好的太阳能电池材料，因为它只对蓝色和近紫外线发生反应，而且在其产生高电压的同时，并不能产生足够高的电流。
但是研究人员确信，在任何具有锯齿状结构的铁电材料中，类似的过程也会发生。
铁电光伏效应
铁电光伏效应介绍铁电光伏效应是指在某些铁电材料中，当受到光照时能够产生电荷分离和电压产生的现象。
这一效应被广泛研究，并被认为具有潜力成为新一代光伏材料。
本文将对铁电光伏效应进行全面、详细、完整且深入地探讨。
铁电材料铁电材料是具有铁电性质的材料。
铁电性是一种特殊的电性，在外电场作用下会发生自发极化。
常见的铁电材料有铁电陶瓷和铁电薄膜。
铁电材料具有独特的晶体结构，其中的铁电畴能够发生有序的反转。
光伏效应光伏效应是指在某些材料中，当受到光照时，能够将光能转化为电能的现象。
这一效应广泛应用于太阳能电池领域。
光伏效应的实现主要依靠半导体材料中的光生电荷分离和漂移。
铁电光伏效应原理铁电光伏效应的实现依靠铁电材料中的光生电荷分离和电场调控。
其原理如下：1.光生电荷分离：当铁电材料受到光照时，光子的能量被吸收，导致材料内部的电子-空穴对被激发出来。
这些电子-空穴对可以通过光生电荷分离机制，将光能转化为电能。
2.电场调控：铁电材料具有自发极化现象。
当受到外电场的作用时，铁电材料的铁电畴会发生有序的反转，导致产生电压。
因此，通过调控外电场，可以进一步增强铁电光伏效应。
铁电光伏材料的研究进展铁电光伏效应在能源领域具有重要的应用前景，因此受到广泛关注。
近年来，许多研究人员致力于寻找具有较高铁电光伏效应的材料，并进行相关研究。
以下是一些铁电光伏材料的研究进展：1.铁电陶瓷：铁电陶瓷是最常见的铁电光伏材料之一。
目前，研究人员已经成功开发出多种具有较高铁电光伏效应的铁电陶瓷材料，如铜钛矿结构的铁电陶瓷。
2.铁电薄膜：铁电薄膜是另一种被广泛研究的铁电光伏材料。
研究人员通过薄膜技术制备出具有铁电性质的薄膜材料，如钙钛矿结构的铁电薄膜。
这些薄膜材料具有优异的光伏性能，有望应用于光伏装置中。
3.多铁材料：多铁材料是一类同时具有铁电性和铁磁性的材料。
这些材料具有更为丰富的物理性质，通过调控外电场和外磁场，可以实现电、磁、光等多种功能，因此在铁电光伏领域也受到重视。
铁电材料的特性及应用综述
铁电材料的特性及应用综述孙敬芝（河北联合大学材料科学与工程学院河北唐山 063009）摘要：铁电材料具有良好的铁电性、压电性、热释电以及性光学等特性以及原理，铁电材料是具有驱动和传感2 种功能的机敏材料, 可以块材、膜材(薄膜和厚膜) 和复合材料等多种形式应用, 在微电子机械和智能材料与结构系统中具有广阔的潜在应用市场。
关键词：铁电材料；铁电性；应用前景C haracteristics and Application of FerroelectricmaterialSun Jingzhi( Materials Science and Engineering college, Hebei United University Tangshan 063009,China )Abstract:Ferroelectric material has good iron electrical, piezoelectric , pyroelectric and nonlinear optical properties, such as a driver and sensing two function piezoelectric materials, can block material, membrane materials (film and thick film) and the compound Material of a variety of forms such as application, in microelectromechanical and intelligent materials and structures in the system with vast potential application market.Keywords: ferroelect ric materials Iron electrical development trend0前言晶体按几何外形的有限对称图象, 可以分为32 种点群, 其中有10 种点群: 1, 2, m , mm 2, 4,4mm , 3, 3m , 6, 6mm , 它们都有自发极化。
铁电薄膜及铁电存储器的研究进展
铁电薄膜及铁电存储器的研究进展
周益春;唐明华
【期刊名称】《材料导报》
【年(卷),期】2009(023)009
【摘要】铁电薄膜是具有铁电性且厚度尺寸为数纳米到数微米的薄膜材料,因其在非挥发性铁电随机存储器方面的潜在应用而受到广泛关注.综述了新型无铅、无疲劳Bi4Ti3O12(BIT)基铁电薄膜材料的制备和改性及性能表征方法,阐述了铁电薄膜的3种失效机制及铁电薄膜存储器的研究现状,最后提出了铁电薄膜及存储器今后可能的研究方向.
【总页数】19页(P1-19)
【作者】周益春;唐明华
【作者单位】湘潭大学低维材料及其应用技术教育部重点实验室,湘潭,411105;湘潭大学低维材料及其应用技术教育部重点实验室,湘潭,411105
【正文语种】中文
【中图分类】TN384
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Nb和Co掺杂对PZT铁电薄膜电性能的影响
Nb和Co掺杂对PZT铁电薄膜电性能的影响
刘国营;柳擎;罗时军
【期刊名称】《电子元件与材料》
【年(卷),期】2006(25)8
【摘要】用sol-gel法在ITO玻璃衬底上制备了不同比例Nb和Co掺杂的PZT 铁电薄膜,薄膜呈以(101)为首要方向的多晶结构.结果表明,Co掺杂的PZT薄膜的剩余极化强度、矫顽场强、相对介电常数和漏电流密度均大于PZT薄膜的相应值,但在掺杂x(Nb)为1%~10%内漏电流密度随着Nb掺杂比例的增加而减小,薄膜的剩余极化强度和相对介电常数也有所减小.
【总页数】3页(P33-35)
【作者】刘国营;柳擎;罗时军
【作者单位】湖北汽车工业学院,理学部,湖北,十堰,442002;华中科技大学物理系,湖北,武汉,430074;华中科技大学物理系,湖北,武汉,430074;湖北汽车工业学院,理学部,湖北,十堰,442002
【正文语种】中文
【中图分类】TM28
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铁电材料BaTiO3的制备及其压电、光伏特性实验报告
铁电材料BaTiO3的制备及其压电、光伏特性实验报告调研报告一、文献综述1.背景：铁电材料是指具有自发极化，而且在外加电场下，自发极化发生转向的电介质材料，它是热释电材料的一个分支。
铁电材料由于其铁电性、介电性、压电性、热释电效应、热电效应、电光性质等特性，而广泛应用于各个领域(见下表1),如在通讯系统、微电子学、光电子学、集成光学和非机械学等领域有着重要的或潜在的应用,从而引起国内外学者的广泛研究。
表1.铁电薄膜材料的应用性质主要叁件介电性电容器，动态随机存取存储器(DRAM)压电性声表面波(SAW)器件、微型压电马达、微型压电骡动器热科电性热释电探测罂及阵列铁电性铁电HI机存取存储器(FRAM)、铁电场效应管电光效应光调制嘱，光波导声光效应声光偏转器光折交效应光注制器.光全息存储器非线性光学效应光学倍频器铁电薄膜材料根据成分可分为三大类，包括锯酸盐系、钛酸盐系、铝酸盐系，其中典型铁电材料有:钛酸钢(BaTiO3)、磷酸二氢钾(KH2Po4)等，然而BaTi03是一种强介电化合物材料，它具有很高的介电常数和较低的介电损耗，是电子陶瓷中使用最广泛的材料之一，它被称作“电子陶瓷工业的支柱”。
同时该材料是最早研究的钙钛矿结构的铁电材料，因此通过对该材料的学习、制备和性能的检测，对铁电材料领域的相关知识的了解有着重要的意义。
前人们对钛酸钢的制备和性能有着很多的研究，FI前对钛酸钢材料的研究已经往微型化发展，制备成铁电薄膜材料，同时研究不同的制备方法、元素掺杂等对钛酸钢薄膜材料性能的影响，在这基础上，研究外界条件(外加磁场等)对铁电薄膜材料的物理调控，渐渐的利用其性质应用于器件中(光伏器件、电容器等)。
2.制备方法与结构性质：结构性质：电介质材料按其晶体对称性可分为32种点群，在这32种晶体学点群中，有21种不具有对称中心，其中20种呈现压电效应。
而这20种压电性晶体中的10种具有受热而自发极化现象，因其是受热而引起电极化状态的改变，故这10种晶体又称为热释电晶体。
电子材料的压电性能与铁电性能PPT(41张)
如对薄圆片径向伸缩模式的耦合系数为Kp（平面耦合系数）； 薄形长片长度伸缩模式的耦合系数为K31（横向耦合系数）； 圆柱体轴向伸缩模式的耦合系数为K33（纵向耦合系数）等。
• 它是压电材料进行机-电能量转换的能力反映。 它与材料的压电常数、介电常数和弹性常数 等参数有关，是一个比较综合性的参数。其 值总是小于1。
2 压电效应基本原理 晶体不受外力作用，正、负电荷的中心重合，因而晶 体表面无荷电．
对晶体施加机械力时，晶体会发生因形变而导致的正、 负电荷中心不重合，引起晶体表面的荷电
3 正压电效应 4 逆压电效应
具有压电效应的晶体，电场的作用引起晶体内部正负 电荷中心的位移，导致晶体发生形变
第一节
5 压电材料 机电耦合效应
第一节 压电性能
三 压电性能的主要参数
1 介电常数 反映材料的介电性质（或极化性能）
2 介质损耗 表征介电发热导致的能量损耗
3 弹性系数 压电体是一个弹性体，服从虎克定律
4 压电常数 机械能转变为电能或电能转变为机械能的转换系数
5 机械品质因数 表征谐振时因克服内摩擦而消耗的能量
6 机电耦合系数 表征机械能与电能相互转换能力
向；T3为应力；D3为电位移。
•
它是压电介质把机械能（或电能）转
换为电能（或机械能）的比例常数，反映了
应力（T）、应变（S）、电场（E）或电位
移（D）之间的联系，直接反映了材料机电
性能的耦合关系和压电效应的强弱，从而引
出了压电方程。常见的压电常数有四种：dij、
gij、 eij、 hij。
2、机电耦合系数Kp
第二节 热释电与铁电性能
二晶体的热释电效应
1 热释电效应及其产生条件 （1）热释电效应 晶体因温度均匀变化而发生极化强度改变 （2）热释电效应产生条件 一定是具有自发极化(固有极化)的晶体 晶体结构的极轴与结晶学的单向重合 具有对称中心的晶体不可能有热释电效应
铁电薄膜光波导的研究进展
与光纤或光纤阵列耦合 ， 是多类光器件的研究热点。
目前 ， 常用 的光 波导 按材 料 主要 分 为 以下 几种 ： 硅基
沉积 二 氧 化 硅 光 波 导 、 Ｇ Ａ Ｐ ＩＰ光 波 导 和 Ｉ ａ ｓ／ｎ ｎ
聚合 物 （ ｏｙ ｒ光波 导 。此外 ， 了获 得更 好 的 Ｐｌ ） ｍｅ 为 光 波导 性能 ， 多研 究 机构 正 在 探 索新 型材 料 光 波 许
铁 电薄 膜 光 波 导 的研 究 进 展
李 锋 ， 刘保 亭 ， 赵庆 勋 ， 正 闫
（ 河北 大学物理科学与技术学院， 河北 保定 ０ １０ ） ７０ ２
摘 要 ： 文章 介绍 了铁 电薄膜 光波 导 的特 点和 表征 方 法 ， 综述 了铁 电薄膜 材料 与制备 方 法 ， 探 讨 了铁 电薄膜 光 波导 的发展趋 势 。 关键 词 ： 平面 光 波导 ； 光波 导器 件 ； 电薄膜 铁
１ 引 言
２ 铁 电薄膜 光波导 特点 平 面薄 膜波导 是 由三层平 面介 质薄膜 组成 的光 波 导 。 中间一 层介 质 膜 的折射 率 最 大 ， 为光 传 播 的 通 道 ， 为波 导 膜 。下 层 为衬 底 ， 称 上层 为 覆盖 层 ， 可 以用 空气做 覆盖 层 ， 底 与覆 盖 层 折射 率 相 等 的为 衬 对 称 型波导 ， 相等 的为 非 对称 型 波 导 。 由于铁 电 不 薄膜 的光学 和 电光性 质 ， 以用 铁 电薄膜 作 为平 面 可 光波 导 的中间 介质 膜 。相 对 于 体 材料 而 言 ， 电薄 铁 膜具 有许 多优 点 ： 可 望 与广 泛 使 用 的微 电子 或光 ① 电子元件 集成 ， 而 构 成单 片集 成 器件 。将 铁 电薄 从 膜 与半导 体二极 管激 光器 集成 制作小 型 、 紧凑 、 片 单 集 成 的电光 或倍频 器 件 就是 一 个 明 显 的例 子 ； 薄 ②
FEP 和多孔PTFE 复合膜铁电驻极体的压电性及电荷动态特性
膜的复合可以使复合膜系具有较高的热稳定性；如图 4 所示， 电晕处理后得到的压电驻极体薄膜的热稳定性比 PP 有了明显地提高。例如在 90℃ 下，经过 160min 的热 老化，其压电系数 d 33 仍保持在初始值的 40%以上。根 据压电驻极体压电系数 d33 的表达式： 1 (s2 / s1 ) d33 2 Y (1 ( s2 / s1 ))
1
引
言
含封闭孔洞结构的聚合物薄膜经过适当的电极化 处理后表现出突出的压电活性，它同时具有铁电材料和 驻极体的特点，被命名为压电驻极体或铁电驻极体 ， 是上世纪 90 年代发展起来的新一类机电传感器材料。 2005 年前， 有关这种新型材料的研究主要集中在多孔 聚丙烯（cellular PP ）薄膜上，并开展了一些实际应用。 但是由于多孔 PP 膜自身的热稳定性的限制 ，它的工作 温度一般不超过 60℃ 。超过此温度， 其压电活性将明 显衰减，甚至消失，从而限制了其应用范围。因此，寻 找既具有高热稳定性同时又具有强压电活性的多孔聚 合物薄膜材料成为压电驻极体研究领域的新课题。 本文 报道了通过熔融粘合工艺制备微孔结构 FEP 和 PTFE 复 合膜的方法， 并讨论了该复合膜的压电活性及其电荷动 态特性。
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FEP 和多孔 PTFE 复合膜铁电驻极体的压电性及电荷动态特性 *
黄金峰，张晓青，万振茂，陈剑波，王
姝，王学文，夏钟福
（同济大学 物理系 波耳固体物理研究所，上海 200092） 摘 要： 报道了将致密的 FEP 和多孔 PTFE 交互层叠 PTFE 薄膜交替层叠在一起，且最外层均是致密的 FEP 薄膜，然后在温度 T 0＝280 ℃时向膜系施加 10kPa 的压 力；T 0 选定在高于 FEP 的熔点（260℃） 而低于 PTFE 熔点 （ 327℃）的温区内[2] ，是因为在熔融状态下的 FEP 可以和 PTFE 牢固地粘合在一起，形成孔洞层与致密的 电介质层交替出现的封闭孔洞复合膜。 施压的时间是根 据所选择的温度和压力大小来确定。 在上面所选择的温 度和压力参数下，施压时间为 1h。
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铁电性吴超 131120120 物理学【引言】铁电体是这样一类晶体:在一定温度范围内存在自发极化,自发极化具有两个或多个可能的取向,其取向可能随电场而转向.铁电体并不含“铁”,只是它与铁磁体具有磁滞回线相类似，具有电滞回线，因而称为铁电体。
在某一温度以上，它为顺电相，无铁电性，其介电常数服从居里-外斯（Curit-Weiss）定律。
铁电相与顺电相之间的转变通常称为铁电相变，该温度称为居里温度或居里点Tc。
铁电体即使在没有外界电场作用下，内部也会出现极化，这种极化称为自发极化。
自发极化的出现是与这一类材料的晶体结构有关的。
晶体的对称性可以划分为32种点群。
在无中心对称的21种晶体类型种除432点群外其余20种都有压电效应，而这20种压电晶体中又有10种具热释电现象。
热释电晶体是具有自发极化的晶体，但因表面电荷的抵偿作用，其极化电矩不能显示出来，只有当温度改变，电矩（即极化强度）发生变化，才能显示固有的极化，这可以通过测量一闭合回路中流动的电荷来观测。
热释电就是指改变温度才能显示电极化的现象，铁电体又是热释电晶体中的一小类，其特点就是自发极化强度可因电场作用而反向，因而极化强度和电场E 之间形成电滞回线是铁电体的一个主要特性。
自发极化可用矢量来描述，自发极化出现在晶体中造成一个特殊的方向。
晶体中，每个晶胞中原子的构型使正负电荷重心沿这个特殊方向发生相对位移，使电荷正负重心不重合，形成电偶极矩。
整个晶体在该方向上呈现极性，一端为正，一端为负。
在其正负端分别有一层正和负的束缚电荷。
束缚电荷产生的电场在晶体内部与极化反向（称为退极化场），使静电能升高，在受机械约束时，伴随着自发极化的应变还将使应变能增加，所以均匀极化的状态是不稳定的，晶体将分成若干小区域，每个小区域内部电偶极子沿同一方向，但各个小区域电偶极子方向不同，这些小区域称为电畴或畴，畴的间界叫畴壁。
畴的出现使晶体的静电能和应变能降低，但畴壁的存在引入了畴壁能。
总自由能取极小值的条件决定了电畴的稳构型。
二、实验目的1、了解什么是铁电体，什么是电滞回线及其测量原理和方法。
2、了解铁薄膜材料的功能和应用前景。
三、实验原理1、铁电体的特点（1）电滞回线铁电体的极化随外电场的变化而变化，但电场较强时，极化与电场之间呈非线性关系。
在电场作用下新畴成核长，畴壁移动，导致极化转向，在电场很弱时，极化线性地依赖于电场 见图(12.2-1) ,此时可逆的畴壁移动成为不可逆的，极化随电场的增加比线性段快。
当电场达到相应于B 点值时，晶体成为单畴，极化趋于饱和。
电场进一步增强时，由于感应极化的增加，总极化仍然有所增大(BC)段 。
如果趋于饱和后电场减小，极化将循 CBD 段曲线减小，以致当电场达到零时，晶体仍保留在宏观极化状态，线段OD 表示的极化称为剩余极化Pr 。
将线段CB 外推到与极化轴相交于E ，则线段OE 为饱和自发极化Ps 。
如果电场反向，极化将随之降低并改变方向，直到电场等于某一值时，极化又将趋于饱和。
这一过程如曲线DFG 所示，OF 所代表的电场是使极化等于零的电场，称为矫顽场 Ec 。
电场在正负饱和值之间循环一周时，极化与电场的关系如曲线CBDFGHC所示此曲线称为电滞回线。
图12.2-1 铁电体的电滞回线V图12.2-2 电滞回线的显示电滞回线可以用图12.22-2的装置显示出来（这就是著名的Sawyer-Tower 电路），以铁电晶体作介质的电容C x 上的电压V 是加在示波器的水平电极板上，与C x 串联一个恒定电容C y (即普通电容)，C y 上的电压V y 加在示波器的垂直电极板上，很容易证明V y 与铁电体的极化强度P 成正比，因而示波器显示的图象，纵坐标反映P 的变化，而横坐标V x 与加在铁电体上外电场强成正比，因而就可直接观测到P-E 的电滞回线。
下面证明V y 和P 的正比关系，y xxy x y C C C C V V ==ωω1112.2-1)式中ω为图中电源V 的角频率dS C x 0εε=ε为铁电体的介电常数,0ε 为真空的介电常数,S 为平板电容x C 的面积，d 为 平行平板间距离，代入（12.2-1）式得：E C S d V C S V C C V yx y x Y x y 00εεεε===(12.2-2) 根据电磁学E E E P χεεεεε000)1(=≈-= (12.2-3)对于铁电体>>ε1，固有后一近似等式，代入（12.2-2）式 ，P C SV yy =因S 与y C 都是常数，故Vy 与P 成正比。
四、测量仪简介1、铁电性能综合测试仪硬件结构铁电薄膜材料的测量仪主要包括可编程信号源、微电流放大器、积分器、放大倍数可编程放大器、模/数转换器、数/模转换器、微机接口部分、微机和应用软件等部分组成。
系统框图见图12-2-3，硬件系统由一台计算机、信号调理电路部分组成。
图12-2-3 铁电性能测量仪结构框图2、实验内容测量铁电薄膜样品的电滞回线，画出电滞回线及得到铁电薄膜材料的饱和极化±Ps、剩余极化±Pr、矫顽场±Ec、电容量C等参数。
【实验步骤】1. 准备工作：首先开启计算机，阅读仪器说明书。
2. 初始化：在低电压（100V）下运行测量软件，开启测量仪，并检查探针位置是否正确。
3. 确定高压区间∆V ：调整高电压和低电压，观察能出现标准电滞回线的最大和最小的电压值，并记录为Vmax和Vmin，高压区间为∆V = Vmax − Vmin。
值得注意的是，软件中输入的高压值在本次试验的试验仪上通常达不到，因此需要输入比目标电压更高一些的电压值，电压值以实际高压为准。
备注：高压区间指的是保持标准电滞回线的最低和最高电压。
4. 测量电滞回线：在刚刚确定的那个电压范围内，选择五个电压值，间隔为∆V /5，分别测量在这五个电压值下的电滞回线，并且保留电滞回线测量数据。
5. 拷贝并带回电滞回线测量数据，以便于后续数据处理使用。
6. 实验结束后，先关闭测量仪，后关闭计算机。
7. 用电滞回线测量数据，计算相应的数据Pr、Ps、Ec。
实验结果及数据处理【实验得到的图片截图】电压500vPs 85.28(uc/cm2)Pr 69.28(uc/cm2)-pr -69.54(uc/cm2)+vc 193.37v-Vc -117.30v电压550vPs 86.43(uc/cm2) Pr 72.49(uc/cm2) -Pr -72.76(uc/cm2) +Vc 195.20v-Vc -120.8v电压600vPs 88.51(uc/cm2) +Pr 72.40(uc/cm2) -Pr -75.06(uc/cm2) +Vc 199.40v-Vc -126.00v电压650vPs 88.76(uc/cm2) Pr 74.82(uc/cm2) -Pr -77.76(uc/cm2) +Vc 202.8v-Vc -133.10v电压700vPs 90.65(uc/cm2) +Pr 74.96(uc/cm2) -Pr -77.24(uc/cm2) +Vc 202.9v-Vc -132.90v电压750VPs 91.20(uc/cm2)+Pr74.82(uc/cm2)-Pr -80.26(uc/cm2)+Vc 202.90v-Vc -132.70v 【数据绘制成的表格】由图可看出饱和极化强度随着外加电场的增加而增加，根据实验中得到的数据，我们可以画出相应的电压Vy（正比于极化P）对于外加电压U（正比于电场E）的图，相应的作图如图3所示。
值得注意的是，我们作图的数据并不直接是极化相对于电场强度的关系，而是电压Vy(mV ) ∼U(V )的关系，它们与我们需要测试的量成正比关系，因此图形形态上一样。
下面我们对于实验数据进行处理，可以得到不同高压下的自发极化Ps(nC/cm2)随外加电压U(V )的变化关系、剩余极化Pr(nC/cm2)随外加电压U(V )的变化关系以及矫顽场Ec(V )随外加电压U(V )的变化关系。
我们将相应的关系作图画出，如图4所示。
值得注意的是由电压Vy到极化P的换算由具体的测试仪器参数决定，下图中作图所用到的极化值由测试软件算出。
实验结果讨论与分析在实验中，我们观察到如下一些显著的现象：1. 电滞回线总体上呈现出中心对称的形态，在一些细节处表现出不对称的特征。
例如在穿越负Vy轴处出现的跳变等。
2. 随着外加电压的增大，电滞回线形态上“由胖变瘦”，与坐标轴围成的面积变大。
3. 随着外加电场的增大，自发极化Ps、剩余极化Pr和矫顽场Ec总体上都增大，并且对于剩余极化Pr和矫顽场Ec而言，其正向比负向的绝对值要大。
对于上述的某些现象给出一些相应的分析：1. 我们得到的大体中心对称形态的电滞回线与我们预期的标准电滞回线形态上吻合，说明本次试验装置的设置大体正确。
2. 从理论上来说，电滞回线的产生是因为畴壁在外场作用下翻转是存在极化弛豫。
铁电体由于极化弛豫会产生极化损耗，该行为不可逆，会产生能量损耗，能量损耗的量度可以由P −E回线围成的面积计算得出。
通过量纲分析，P的量纲为C/m2，E的量纲为V /m，因此他们乘积A = P × E的量纲为J/m3，与能量成正比，其含义为损耗的能量。
因此我们可以得出结论，随着外加电压的增大，电场反转的损耗也增大。
另外，对于顺电体来说，极化强度与电场呈线性关系，因此没有极化损耗，表现为P −E曲线围成的面积为零，因此无法观察到回线。
3. 电滞回线的形态有以下三个因素共同作用形成：电畴反转过程提供的极化电荷Qs（这里的Q代表电荷，它是由等效电路分析方法中得到的）、线性感应极化过程提供的电荷Qi、漏电电导和感应极化损耗提供的电荷Qr。
其中Qs是我们感兴趣的、可以形成一个回线的部分，它是由于电畴反转引起的；Qr使得回线的饱和支、上升支和下降支发生倾斜；Qi使得回线的饱和支畸变形成一个环状端。
4. 为了消除上述提到的Qr和Qi的不良影响，可以在基础的Sawyer-Tower电路的基础上，采取频率补偿法、电阻补偿法、移相补偿法、线性补偿法等方法以得到更为准确的电滞回线。
【实验思考题】1、铁电体的电滞回线和温度有无关系，为什么？答：有关系当温度高于某一临界温度Tc时,晶体的铁电性消失。
这一温度称为铁电体的居里点。
此时铁电性变成顺电性无电滞回线。
2、试画出铁电薄膜样品的等效电路并分析其各个部分对铁电薄膜样品性能的影响。
虚框就是铁电薄膜样品的等效电路图Cxi为线性感应等效电容， Rx为铁电薄膜样品的漏电导及损耗等效电阻，Cxs为与自发极化反转对应的非线性等效电容。
在理想情况下，若只考虑Cxs的作用（认为Cxi与Rx开路），很容易证明Uy与铁电薄膜样品的极化强度P成正比[2]。