石景山電子顯微鏡鐵電薄膜上進(jìn)行微區(qū)的定量量測(cè)

作者：發(fā)布時(shí)間：2022-07-02 20:58:00點(diǎn)擊：2015

信息摘要：

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為感光二極體偵測(cè)器的 sensitivity，為探針位移與電偏斜訊號(hào)的轉(zhuǎn)換因子

Lateral PFM

若有一極化方向存在為 in-plane 分量(平行于樣品表面)的鐵電區(qū)，藉由

施加垂直于表面的電壓，在電場(chǎng)方向上并不會(huì)造成壓電形變，但會(huì)產(chǎn)生剪切應(yīng)變

(shear strain)于鐵電材料中，且會(huì)有一沿著極化方向的位移。在壓電力顯微鏡的

測(cè)量方式里，由于探針會(huì)與樣品表面接觸，因此會(huì)造成探針懸臂前端扭轉(zhuǎn)，藉此

我們可以測(cè)量側(cè)向位移。

圖 2-3 偵測(cè) in-plane 方向的極化電區(qū)[8]

如圖 2-3 所示，假設(shè)偵測(cè)一極化方向?yàn)?X 方向的 domain，我們?cè)谔结?/div>

與下電極之間施加一 Vac 的電壓，產(chǎn)生一向下的電場(chǎng)，其效果如圖中實(shí)線所表示，

表面會(huì)有+X 方向的剪切形變，探針懸臂前端也是沿著+X 方向扭轉(zhuǎn)；若我們改變

電壓為負(fù)值，產(chǎn)生一向上的電場(chǎng)，其效果如圖中虛線所表示，表面的剪切形變?yōu)?/div>

-X 方向，探針懸臂前端也是沿著-X 方向扭轉(zhuǎn)。

壓電響應(yīng)曲線量測(cè)

壓電力顯微鏡也可以在鐵電薄膜上進(jìn)行微區(qū)的定量量測(cè)，因其所使用的導(dǎo)

電探針可視為奈米尺寸的可移動(dòng)式上電極，可以在鐵電薄膜表面上的任一點(diǎn)進(jìn)行

定點(diǎn)定量量測(cè)來獲得壓電響應(yīng)曲線；量測(cè)方式是將DC電壓源與AC電壓源串聯(lián)后

連接至導(dǎo)電探針與下電極，AC電壓是用來量測(cè)鐵電薄膜此區(qū)域的壓電響應(yīng)，并

透過逐步地改變DC電壓：從0V增加到Vmax，接著降低至Vmin 之后再增加到

Vmax。紀(jì)錄每個(gè)電壓值對(duì)應(yīng)的壓電響應(yīng)相位及振幅曲線圖，最后將所取得的壓

電響應(yīng)相位及振幅曲線圖換算成壓電響應(yīng)訊號(hào)曲線圖，如圖2-4所示。

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