一种压电系数检测方法

摘要

本发明公开了一种压电系数检测方法。本发明方法采用加载脉冲直流电压后，利用交流电压信号测试样品的微区压电系数，可以测试非线性压电样品的压电系数；在测试材料的压电系数时，停止了给待测样品施加直流电压，利用施加的交流电压来检测每个准静态直流偏压下即每个直流脉冲下待测样品的压电系数，这样避免了测试中由于施加直流电场导致待测样品表面积累电荷，导致探针悬臂产生感应电势，进而避免了针尖电场和待测样品表面的相互作用势引起的探针悬臂位置的偏差，继而消除了原子力显微镜光学回路的偏差，提高了测试精准度。

主权项

一种压电系数检测方法，其特征在于，包括如下步骤：S1.将待测具有底电极的压电材料置于原子力显微镜样品台，用导电探针接触样品待测区域；S2.每隔一段时间，给原子力显微镜针尖与待测压电材料之间加载一个直流脉冲，所述直流脉冲的宽度为10ns至10s；若待测压电材料为非线性压电材料，则加载的直流脉冲的大小满足：相邻间隔直流脉冲幅度的大小先递增后递减，即从预先设置的最小值依次递增直至增加到预先设置的最大值，再从预先设置的最大值依次递减直至减小到预先设置的最小值；或者，相邻间隔直流脉冲幅度的大小先递减后递增，即从预先设置的最大值依次递减直至减小到预先设置的最小值，再从预先设置的最小值依次递增直至增加到预先设置的最大值；每个直流脉冲结束，给原子力显微镜针尖与待测压电材料之间加载一个交流电压Vac，直至下个直流脉冲开始，使待测压电材料产生和交流电压Vac相同频率的压电形变σ，σ＝Vac·d，其中，d为微区压电系数；导电探针产生和待测压电材料相同的压电形变σ＝Vac·d；所述交流电压的宽度的范围为10ms至10s，每次加载交流电压的频率相同、幅度相同；S3.原子力显微镜四象限光电感应器检测到反射回路的变化，并将反射光信号转换为电信号Vtip＝σ·S，即Vtip＝Vac·d·S，其中，S为四象限光感器的灵敏度；S4.利用放大器将步骤S3得到的电信号进行放大，得到输出电压Vd＝G·Vtip，即Vd＝Vac·d·S·G，其中，G为放大器的放大系数；S5.计算在每个直流脉冲下待测压电材料的微区压电系数d＝Vd/(G·S·Vac)，进而得到待测压电材料的压电系数随直流脉冲变化的曲线。