【摘要】 由于正负电荷中心不重合，铁电材料在居里温度以下会产生自发极化，并在外加电场作用下发生重定向，形成磁滞回线。

由于正负电荷中心不重合，铁电材料在居里温度以下会产生自发极化，并在外加电场作用下发生重定向，形成磁滞回线。因此，在铁电材料中发现了电光效应、压电效应、热释电效应、非线性光学效应、光折射效应等独特的功能效应，在铁电存储器、铁电场效应晶体管、压电传感器、光信息存储器件、铁电光伏等方面有着广泛的应用。磁滞回线是铁电材料的核心性能，也是表征铁电材料的基础。

采用铁电测试仪的索耶-塔电路法是测量迟滞回线的传统方法。对于电导率强、损耗大或铁电性弱的铁电材料，需要采用复杂的补偿电路来获得实际的磁滞回线，可以利用5个单极三角形信号的pnd脉冲序列从P-E铁电磁滞曲线中减去非铁电开关极化。然而，基于积分电流法的铁电测试仪的电流和电容的测量精度在1 - 10pa和10 - 100fc左右，铁电材料通常应制备成薄的陶瓷片或导电衬底上的薄膜，然后在表面沉积满电极以产生足够的电荷，有时还应将样品浸入硅油中以避免电击穿。作为铁电材料的基本表征，基于Sawyer-Tower电路的磁滞回线测量受到电极、平行板电容器结构和复杂补偿电路的限制，不能满足小尺寸铁电材料表征的要求。Zhu提出了[1]一种基于探针和高分辨率半导体参数分析仪的磁滞回线测量新方法。测量了BiFeO3薄膜在扫频偏压下的电容并将其转换为极化，在光照下的测试显示出类似的磁滞回线。测量了锆钛酸铅小颗粒的磁滞回线。这项研究为获得任何形状的小尺寸铁电材料任意两点之间的磁滞回线、去除电极以及在外电场下进行原位测量提供了很大的自由。

[1] Ruijian Zhu, Qianzi Yang, Dandan Zhu, Electrode free hysteresis loop measurement of small dimensional ferroelectric materials[J]. MATERIALS TODAY COMMUNICATIONS, 2022, 31: 103842.

 

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