[发明专利]一种铁电畴运动速度可调的脉冲电压测量法

说明书

本发明涉及固态电介质性能测试技术领域，具体涉及一种铁电畴运动速度可调的脉冲电压测量法，本发明将铁电电容与电阻串联到电路中，由脉冲发生器提供测试电压，通过示波器测量电阻两端的电压随时间的变化，获得负‑正序列脉冲踪迹下电流的时间积累测量反转的电荷密度，以及正‑负序列脉冲踪迹下电流的时间积累测量反转的电荷密度，获得铁电电容的剩余极化值，实现铁电电容的测量，通过调整可变电阻的阻值，实现计算不同阻值下的余极化值，从而能够有效的提升了测量的效果，方便进行测量，同时，对铁电电容进行编号记录、存储，以及将测量结果按照编号存储到数据库中，可以使得测量铁电电容相关数据进行汇总，以便后续能够方便的查找。

技术领域

本发明涉及固态电介质性能测试技术领域，具体涉及一种铁电畴运动速度可调的脉冲电压测量法。

背景技术

近年来，铁电存储器因具有读写速度快、低功耗和存储密度高等优点而受到广泛关注。然而，基于电容结构的铁电存储器有很多限制，比如电容面积太大以影响到存储器向千兆位密度器件的升级，另外在破坏性读出之后还需要一个恢复脉冲。近来，利用两个相反的极化电压来实现铁电二极管在高低阻态之间转变，从而达到对二进制数据的非破坏性读出。这种存储方法具有很多重要性质，比如采用电畴极化反转机制可以使存储器实现超快的工作速度，同时具有很高的正反两向的阻值比率。

电介质的特征是以正、负电荷重心不重合的电极化方式传递、存储或记录外部电场信号的作用和影响，因此介电常数是表征电介质最基本的参量。铁电体是一类特殊的电介质材料，其介电常数大、非线性效应强、自发极化强度大，并有显著的温度依赖性和频率依赖性。基于铁电体材料的铁电介质薄膜近年来开始广泛应用于铁电随机读取存储器(FeRAM)、动态随机读取存储器(DRAM)、非制冷红外探测器、薄膜介质电容器、电场调制的微波器件、AC电致发光器和薄膜传感器等。

铁电畴指的是铁电体中自发极化方向相同的区域，在电场作用下，畴壁可以移动。与电场方向基本一致的电畴通过针状新畴向前生长，最后趋向电场方向。

目前，目前商用铁电测试仪在使用时，交流信号的测试频率不同于存储器读写的方脉冲，难以反应存储器的真实擦写速度；商用铁电测试仪所得到的低频电滞回线中只能得到一个电畴反转的电压，不能精确地表达区域电畴真实反转情况。因此，研发一种铁电畴运动速度可调的脉冲电压测量法，仍是固态电介质性能测试技术领域中急需解决的关键问题。

发明内容

针对现有技术所存在的上述缺点，本发明在于提供一种铁电畴运动速度可调的脉冲电压测量法，本发明将铁电电容与电阻串联到电路中，由脉冲发生器提供测试电压，通过示波器测量电阻两端的电压随时间的变化，获得负-正序列脉冲踪迹下电流的时间积累测量反转的电荷密度，以及正-负序列脉冲踪迹下电流的时间积累测量反转的电荷密度，利用铁电电容的剩余极化值计算公式，获得铁电电容的剩余极化值，实现铁电电容的测量，在测量时，能够通过调整可变电阻的阻值，实现计算不同阻值下的余极化值，方便进行测量，同时，对铁电电容进行编号记录、存储，以及将测量结果按照编号存储到数据库中，以便后续能够方便的查找。

为实现本发明的目的，本发明提供了如下技术方案：

一种铁电畴运动速度可调的脉冲电压测量法，包括以下步骤：

(1)将铁电电容与电阻串联到电路中；

(2)通过负-正序列脉冲踪迹下电流的时间积累测量反转的电荷密度W₁；

(3)再通过正-负序列脉冲踪迹下电流的时间积累测量反转的电荷密度W₂；

(4)计算铁电电容的剩余极化值P_r；

(5)调整电阻的阻值，重复步骤(2)-(4)，计算不同阻值下的余极化值P_r，实现对铁电电容上的电压和电畴极化翻转速度的准确调节。

本发明进一步设置为：所述的电阻为可变电阻。