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高壓放大器在高溫周期極化實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)過(guò)程研究中的應(yīng)用

測(cè)試技術(shù)分享 ? 來(lái)源:測(cè)試技術(shù)分享 ? 作者:測(cè)試技術(shù)分享 ? 2024-12-09 11:56 ? 次閱讀
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實(shí)驗(yàn)名稱(chēng):高溫周期極化實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)過(guò)程

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模和ㄟ^(guò)研宄MgO:LN晶體在高溫作用下的自發(fā)極化強(qiáng)度、矯頑場(chǎng)、疇生長(zhǎng)速率模型,探索了高溫對(duì)其鐵電疇反轉(zhuǎn)特性的影響;此外,設(shè)計(jì)并構(gòu)建了一套用于高溫下外加電場(chǎng)極化法制備PPLN晶體的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。利用了氧化銦錫(ITO)電極的透明特性,使用電光成像法監(jiān)測(cè)疇生長(zhǎng)的實(shí)時(shí)狀態(tài),并結(jié)合實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)結(jié)果,討論了在不同極化狀態(tài)下的疇成核和疇生長(zhǎng)過(guò)程,補(bǔ)充了鐵電疇反轉(zhuǎn)的宏觀模型。

測(cè)試設(shè)備:高壓放大器信號(hào)發(fā)生器、示波器等。

實(shí)驗(yàn)過(guò)程:

wKgZPGdWammAVB5_AAGi7s4BWXo096.png

圖1:周期極化裝置示意圖

首先進(jìn)行極化樣品的制備,制備過(guò)程主要包括涂膠、前烘、曝光、顯影、堅(jiān)膜、腐蝕、劃片。晶片通過(guò)光刻后,在其+Z面制備得到了預(yù)先設(shè)計(jì)的周期性電極,然后在其-Z面鍍上均勻電極用作后續(xù)的周期極化過(guò)程。圖1所示的是周期極化裝置示意圖。信號(hào)發(fā)生器將設(shè)置好的極化電壓波形通過(guò)高壓放大器施加到晶體正負(fù)Z面,與此同時(shí),利用高精度示波器,檢測(cè)高壓放大器的輸出電壓,并通過(guò)串聯(lián)電阻監(jiān)測(cè)通過(guò)晶體的極化電流

實(shí)驗(yàn)結(jié)果:

wKgZO2dWammAURd5AAG3c3ao7UY508.png

圖2:常溫下獲得的PPLN晶體的光學(xué)顯微鏡照片及疇合并原理:(a)PPLN晶體+Z面光學(xué)顯微鏡照片;(b)PPLN晶體Y面光學(xué)顯微鏡照片;(c)常溫金屬電極法極化MgO:LN晶體疇合并原理

常溫極化下,極化時(shí)間內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于晶體發(fā)生極化反轉(zhuǎn)所需的電荷轉(zhuǎn)移,說(shuō)明晶體內(nèi)部存在疇過(guò)度極化,而疇過(guò)度極化會(huì)引起反轉(zhuǎn)疇合并現(xiàn)象。極化過(guò)程完成后使用HF對(duì)晶體進(jìn)行腐蝕,用光學(xué)顯微鏡觀察疇結(jié)構(gòu)。如圖2(a)(b)所示,所獲得的PPLN的+Z面和Y面均發(fā)生了大面積的合并,反轉(zhuǎn)疇?zhēng)缀跞空紦?jù)了整個(gè)晶體+Z面。造成晶體疇合并的原理圖如圖2(c)所示,由專(zhuān)家提出的疇反轉(zhuǎn)動(dòng)力學(xué)模型,極化反轉(zhuǎn)的第一階段是反轉(zhuǎn)疇在電極邊緣成核,然后同時(shí)進(jìn)行反轉(zhuǎn)疇的橫向和縱向生長(zhǎng),由于過(guò)高的極化電壓導(dǎo)致疇橫向和擴(kuò)張生長(zhǎng)速度加快,會(huì)使得一部分反轉(zhuǎn)疇更早地貫穿至晶體-Z面。有研宄發(fā)現(xiàn),MgO:LN晶體發(fā)生極化反轉(zhuǎn)后,極化反轉(zhuǎn)區(qū)域的電阻率將從6*1013Ω·cm降低至7*107Ω·cm。這種顯著的電阻率變化將導(dǎo)致極化過(guò)程中更容易使疇在已經(jīng)極化反轉(zhuǎn)的區(qū)域發(fā)生擴(kuò)張,加劇了該區(qū)域反轉(zhuǎn)疇的橫向擴(kuò)張,造成相鄰電極間的反轉(zhuǎn)疇合并,當(dāng)反轉(zhuǎn)疇縱向生長(zhǎng)貫穿晶體時(shí),疇的橫向擴(kuò)張就己經(jīng)很?chē)?yán)重了,形成了圖2所示的晶體疇結(jié)構(gòu)不均勻,疇合并嚴(yán)重的現(xiàn)象,所以這種反轉(zhuǎn)疇的非均勻生長(zhǎng)會(huì)嚴(yán)重影響周期極化的質(zhì)量。

高壓放大器推薦:ATA-7015

wKgZomc6tFKAb08xAACRiWYZ_tM684.png

圖:ATA-7015高壓放大器指標(biāo)參數(shù)

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審核編輯 黃宇

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