一種用於熱釋電薄膜材料的熱釋電係數測量裝置及方法
2024-01-21 14:16:15 1
專利名稱：一種用於熱釋電薄膜材料的熱釋電係數測量裝置及方法
技術領域：
本發明涉及熱釋電薄膜材料的電學性能參數測量，具體是指一種用於熱釋電薄膜材料的熱釋電係數測量裝置及方法。
由上述的關係式得知，本發明的測量裝置可採用電壓法中以正弦函數周期調製樣品溫度的方法和電流法中利用通用儀器直接測量熱釋電電流的優點及數位化低頻鎖相放大器的應用技術，設計一套簡便易行的高靈敏度熱釋電薄膜材料的熱釋電係數測量裝置及方法。
本發明的熱釋電薄膜材料的熱釋電係數測量裝置，包括樣品臺1，控制樣品臺溫度的控溫電源2，測量樣品溫度的溫度傳感器3，供給溫度傳感器的恆流源5，測量樣品的熱釋電電流的靜電計4以及鎖相放大器6。見
圖1。
所說的樣品臺1由一導熱性能良好的金屬塊製成，其下面有一個用於控制樣品臺的平衡點溫度的半導體製冷器件101和另一個控制樣品臺的周期性變化溫度的半導體製冷器件102，二個製冷器件疊加而成，其中製冷器件102緊貼金屬塊下面。
所說的控溫電源2由直流電源201和交流電源202兩個電源組成。直流電源供給半導體製冷器件101。交流電源由低頻發生器和功率放大器構成，其核心元件分別為ICL8038CCPD和LM1875T，供給半導體製冷器件102，電源電流輸出範圍為0-2安培，平衡點溫度控溫精度為0.2℃。
所說的溫度傳感器3為標準鉑熱敏電阻，該電阻在很大溫度範圍內與溫度成線性關係。
利用所述裝置測量熱釋電薄膜材料的熱釋電係數方法，包括下列步驟a.將樣品7置在與樣品熱接觸良好的樣品臺1上，這樣由溫度傳感器測得樣品臺的溫度就是樣品的溫度。
b.打開半導體製冷器的冷卻水和各儀器電源，調節控溫電源2電壓，使樣品臺溫度在所需平衡溫度點T0附近做正弦周期變化，調製幅度ΔT視熱釋電電流大小調節，變化幅度在0.5℃-1℃，調製周期在0.05Hz-0.1Hz。
c.將溫度傳感器3測得的電壓信號送鎖相放大器6，得到信號ST。
d.將靜電計4測得的熱釋電電流信號送鎖相放大器6，得到 e.將k1，k2，樣品面積A，溫度調製角頻率ω，以及 和ST的數值代入公式p=k1SipAk2ST]]>計算，得熱釋電係數p』。
本發明的測量裝置最大優點是結構簡單，數據處理簡便，所得信號由鎖相放大器處理，測量靈敏度可提高1-2個量級。
圖2為提供給溫度傳感器的1mA恆流源電路圖。
圖3為供給半導體製冷器102交流電源電路圖。
權利要求
1.一種用於熱釋電薄膜材料熱釋電係數測量裝置，包括樣品臺(1)，控制樣品臺溫度的控溫電源(2)，測量樣品溫度的溫度傳感器(3)，供給溫度傳感器的恆流源(5)，測量樣品的熱釋電電流的靜電計(4)以及鎖相放大器6，其特徵在於所說的樣品臺(1)由一導熱性能良好的金屬塊製成，其下面有一個用於控制樣品臺的平衡點溫度的半導體製冷器件(101)和另一個控制樣品臺的周期性變化溫度的半導體製冷器件(102)，二個製冷器件疊加而成，其中製冷器件(102)緊貼金屬塊下面；所說的控溫電源(2)由直流電源(201)和交流電源(202)兩個電源組成，直流電源供給半導體製冷器件(101)；交流電源由低頻發生器和功率放大器構成，其核心元件分別為ICL8038CCPD和LM1875T，供給半導體製冷器件(102)，電源電流輸出範圍為0-2安培，平衡點溫度控溫精度為0.2℃；
2.根據權利要求1一種用於熱釋電薄膜材料熱釋電係數測量裝置，其特徵在於所說的溫度傳感器(3)為標準鉑熱敏電阻。
3.利用權利要求1一種用於熱釋電薄膜材料熱釋電係數測量裝置的熱釋電係數測量方法，其特徵在於包括下列步驟a.將樣品(7)置在與樣品熱接觸良好的樣品臺(1)上；b.打開半導體製冷器的冷卻水和各儀器電源，調節控溫電源(2)電壓，使樣品臺溫度在所需平衡溫度點T0附近做正弦周期變化，調製幅度ΔT視熱釋電電流大小調節，變化幅度在0.5℃-1℃，調製周期在0.05Hz-0.1Hz；c.將溫度傳感器(3)測得的電壓信號送鎖相放大器(6)，得到信號ST；d.將靜電計(4)測得的熱釋電電流信號送鎖相放大器(6)，得到 e.將k1，k2，樣品面積A，溫度調製角頻率ω，以及 和ST的數值代入公式p=k1SipAk2ST]]>計算，得熱釋電係數p』。
全文摘要
發明公開了一種用於熱釋電薄膜材料熱釋電係數的測量裝置及方法。其特徵在於本發明利用了電壓法中以正弦函數周期調製樣品溫度的方法和電流法中利用通用儀器直接測量熱釋電電流的優點及數位化低頻鎖相放大器的應用技術，設計一套簡便易行的高靈敏度熱釋電薄膜材料的熱釋電係數測量裝置及方法。測量裝置包括樣品臺，控制樣品臺溫度的控溫電源，溫度傳感器，恆流源，測量樣品的熱釋電電流的靜電計及鎖相放大器。本發明的測量裝置最大優點是結構簡單，數據處理簡便，所得信號由鎖相放大器處理，測量靈敏度可提高1－2個量級。
文檔編號H01L31/00GK1391100SQ0213615
公開日2003年1月15日 申請日期2002年7月23日 優先權日2002年7月23日
發明者陳敏揮, 孫璟蘭, 王根水, 嚴立平, 史國良, 林鐵, 孟祥建, 陳靜, 郭少令, 褚君浩 申請人:中國科學院上海技術物理研究所