[发明专利]一种基于紫外拉曼光谱的测试压电效应的方法

说明书

本发明公开了一种基于紫外拉曼光谱的测试压电效应的方法，包括：在压电试块的上下表面分别制备上金属膜和下金属膜，得到膜层压电试块；测试膜层压电试块的第一拉曼光谱；以上金属膜和下金属膜为电极，向膜层压电试块施加电压，并测试膜层压电试块的第二拉曼光谱；根据第一拉曼光谱中第一E₂(high)峰和第二拉曼光谱中第二E₂(high)峰之间的水平间距，计算压电试块的应力大小；其中，用于测试膜层压电试块的第一拉曼光谱和第二拉曼光谱的激发光源均为紫外激光。根据本发明的方法以紫外激光作为激发光源获得压电试块的上表面的拉曼信号，避免了拉曼测试对压电试块的厚度的要求；同时上金属膜的设置还避免了该压电试块的表面态所引起的能带弯曲等不良影响。

技术领域

本发明属于电介质压电效应的测试技术领域，具体地讲，涉及一种基于紫外拉曼光谱的测试压电效应的方法。

背景技术

压电效应是指某些电介质在无应力作用下，所述电介质的正电荷和负电荷中心重合，总偶极矩等于零；当该电介质在一定方向上受到外力的作用而产生变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。当外力去掉后，该电介质又会恢复到不带电的状态，这种现象称为正压电效应。当作用力的方向改变时，电荷的极性也随之改变。相反，当在该电介质的极化方向上施加电场，这些电介质也会发生变形，电场去掉后，电介质的变形随之消失，这种现象称为逆压电效应。GaN晶体具有六方纤锌矿结构(即六方硫化锌型结构)，是一种非中心对称的晶体，是一种具有压电效应的常见的物质。

对于压电效应，传统的研究方法主要有理论模拟、电学测试和拉曼测试。拉曼测试是一种无损伤、高灵敏度的测量技术，在压电材料的性能测试中有着广泛的应用，是进行结构研究与分析的重要手段。在对压电材料进行压电效应的研究时，拉曼测试可以通过对比施加电场前后压电材料的拉曼光谱中相应峰(E₂(high)峰，即在拉曼光谱中的该振动峰的二维不可约表征符号)的位移，来表征该压电材料的应力状态，从而分析该压电材料的形变。

目前利用拉曼测试的方法对压电效应进行测试时，激光源主要出射波长为532nm、633nm等可见激光。在利用可见激光进行拉曼测试时，由于可见激光的穿透深度较深，一般超过10μm，因此，所测得的拉曼信号主要来源于压电材料的内部，这也就对待测试的压电材料的厚度以及结构有一定的要求，因此测试结果的正确性以及精确度无法得到保证。

发明内容

为解决上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于紫外拉曼光谱的测试压电效应的方法，该方法在采用拉曼测试的方法进行压电效应的测试时，以紫外激光作为激发光源，同时通过对压电试块的上表面进行处理，使得当紫外激光照射至该压电试块的上表面上时，避免了该压电试块的表面态所引起的能带弯曲等不良影响。

为了达到上述发明目的，本发明采用了如下的技术方案：