激光測振儀和懸臂梁聯(lián)用技術(shù)在薄膜應(yīng)變及壓電系數(shù)測量中的應(yīng)用

一、技術(shù)背景與設(shè)備基礎(chǔ)

北京華測試驗(yàn)儀器有限公司（以下簡稱"華測儀器"）作為專注于材料電學(xué)性能檢測的高新技術(shù)企業(yè)，其功能材料電學(xué)綜合測試系統(tǒng)為薄膜測量提供了高精度平臺(tái)。在壓電薄膜研究中，激光測振儀與懸臂梁的配合測量方案，可實(shí)現(xiàn)對(duì)薄膜應(yīng)變及壓電系數(shù)E31、D31、E33的精準(zhǔn)標(biāo)定，為傳感器、儲(chǔ)能器件研發(fā)提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)支持。

二、測量原理與方法

1、懸臂梁應(yīng)變測量體系

采用定制化懸臂梁裝置，通過施加機(jī)械載荷誘導(dǎo)薄膜產(chǎn)生應(yīng)變。華測儀器的極化裝置與高壓放大器可精確控制加載條件，配合激光干涉儀實(shí)時(shí)捕捉微米級(jí)形變數(shù)據(jù)，應(yīng)變靈敏度強(qiáng)。

華測儀器薄膜懸臂梁測試夾具

2、壓電系數(shù)測量技術(shù)路徑

橫向壓電系數(shù)E31/D31：通過測量懸臂梁彎曲時(shí)薄膜表面電荷密度（D31）與機(jī)械應(yīng)變（S1）的對(duì)應(yīng)關(guān)系，結(jié)合公式E31=ΔD3/ΔS1實(shí)現(xiàn)計(jì)算縱向壓電系數(shù)E33：利用垂直方向極化裝置施加電場，通過激光干涉儀測量厚度方向應(yīng)變響應(yīng)，依據(jù)E33=ΔS3/ΔE3進(jìn)行推導(dǎo)。

三、系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)優(yōu)勢

激光測振儀配合高低溫冷熱臺(tái)對(duì)壓電器件測量

1.連接到Huace FE-3000鐵電分析儀上的激光測振儀可精確測量沉積在懸臂和膜上或沉積在基板上的壓電薄膜的壓電系數(shù)；

2.鐵電測試系統(tǒng)與激光測振儀相結(jié)合，在D33振動(dòng)過程中可以達(dá)到0.2pA(0.02nm)分辨率；

3.高低溫冷熱臺(tái)可以添加到薄膜壓電測試套件中，可以在單個(gè)樣品在 -196℃至 600℃℃的溫度中進(jìn)行測量。

激光測振儀配合懸臂梁測量對(duì)薄膜應(yīng)變測量

激光測振儀與薄膜壓電測試(E31)相結(jié)合，可測量沉積在懸臂上的壓電薄膜的壓電系數(shù)(E31、D31和E33)。 應(yīng)用場景：壓電疲勞、壓電老化、過程監(jiān)控。

華測儀器測試夾具