近年來，氮化物材料因其優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性、離子-共價混合鍵合特性、多自由度耦合行為以及可調(diào)控的能帶結(jié)構(gòu)，在基礎(chǔ)研究與器件應(yīng)用中展現(xiàn)出巨大潛力。然而，高質(zhì)量單晶薄膜制備仍是制約其深入研究和實用化的關(guān)鍵技術(shù)瓶頸。隨著射頻氮離子源輔助的外延技術(shù)不斷進步，研究人員已在多種襯底或緩沖層上成功生長出厚度可控、質(zhì)量優(yōu)異、界面清晰的氮化物單晶薄膜與異質(zhì)結(jié)構(gòu)，推動了其在磁性調(diào)控、金屬-絕緣體轉(zhuǎn)變、超導(dǎo)近鄰效應(yīng)等方向的系統(tǒng)研究。近年來，理論工作預(yù)測一系列新型鈣鈦礦氮化物（如LaWN?）具有優(yōu)異的鐵電或壓電特性，實驗中也初步觀察到其極性結(jié)構(gòu)與壓電響應(yīng)。然而，已有報道多為微米厚度的非晶或多晶樣品，難以滿足鐵電物理機制研究及微納器件集成的需求。相比之下，低漏電、快響應(yīng)的高質(zhì)量單晶薄膜更優(yōu)勢，但其外延生長在化學(xué)計量控制、缺陷抑制及與多類襯底的兼容性等方面仍面臨諸多挑戰(zhàn)。

圖 實現(xiàn)具有良好結(jié)晶質(zhì)量和外延特性的單晶鈣鈦礦氮化物鐵電薄膜近日，物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國家研究中心聯(lián)合南方科技大學(xué)和北京理工大學(xué)，通過氨氣氮化退火方法，將無定形前驅(qū)體晶化為高質(zhì)量的鈣鈦礦氮化物CeTaN?單晶薄膜，實驗上實現(xiàn)了此前僅理論預(yù)測的新型材料。CeTaN?中未充滿4f電子殼層的Ce3?離子可能引入局域偶極與多極矩效應(yīng)，而Ta–N強共價鍵有助于打破中心對稱性，提高鐵電極化的居里溫度。研究團隊結(jié)合非線性光學(xué)、壓電力顯微鏡、透射電子顯微鏡與電學(xué)測量等多種技術(shù)，全面驗證了CeTaN?薄膜的極性結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定鐵電性，其室溫剩余極化值可與主流鐵電材料（如Hf???Zr?O?和BaTiO?）媲美。性原理計算與實驗數(shù)據(jù)一致表明，CeTaN?具有相對較窄的帶隙，具備作為鐵電半導(dǎo)體應(yīng)用于鐵電場效應(yīng)晶體管和光電探測器等器件的潛力。

FE-5000綜合鐵電測試系統(tǒng)（薄膜+塊體+變溫）

關(guān)鍵詞:電滯回線 ,鐵電測試儀，電壓，頻率 ，電致應(yīng)變，蝴蝶曲線

FE-5000型鐵電測試儀是一款高量程款的鐵電性能材料測試裝置，這款設(shè)備可以適用于鐵電薄膜、鐵電體材料（既可塊體材料）的電性能測量，可測量鐵電薄膜電滯回線、可測出具有非對稱電滯回線鐵電薄膜值?？梢赃M行電致應(yīng)變測試，可以蝴蝶曲線功能，設(shè)備還可以擴展高溫電阻，高溫介電，電容-電壓曲線，TSC/TSDC等功能。本儀器是從事壓電材料及壓電元件生產(chǎn)、應(yīng)用與研究部門的重要設(shè)備之一，已經(jīng)在各大高校和科研院所廣泛使用。

二、主要技術(shù)指標(biāo)：

1、輸出信號電壓：：±5KV,±10KV可擴展電致應(yīng)蝴蝶曲線功能

2、溫度；室溫-200℃，控溫精度：±1℃

3、控制施加頻率0.01到1KHz（陶瓷、單晶，薄膜）PC端軟件控制自定義設(shè)置；

4、控制輸出電流0到±50mA連續(xù)可調(diào)，PC端軟件控制自定義設(shè)置。

a) 5、動態(tài)電滯回線測試頻率范圍 0.01Hz-5kHz（電滯回線測量頻率：250kHz / 0～10VAC，50kHz /10～200VAC；）

7、最小脈寬保持時間為20us;最小上升沿時間為10us;

8、疲勞測試頻率500kHz（振幅10 Vpp，負(fù)載電容1 nF）；使用高壓放大器后疲勞頻率5kHz;

9、測試速度：測量時間《5秒/樣品•溫度點  

10、樣品規(guī)格：塊體材料尺寸：直徑2-100mm，厚度0.1-10mm

11、主要功能：電滯回線，I-V特性，脈沖PUND，疲勞Fatigue，電擊穿強度BDM，漏電流LM。

10. 電荷解析度不小于10 mC;漏電流測量范圍:1pA~ 20 mA，分辨率不低于0.1pA;

11.配置薄膜測試變溫探針臺一套，電子顯微鏡一套，高壓放大器±100V 一臺，溫度范圍：室溫~400度。樣品厚度：30nm~1mm，測試頻率0.01Hz~100kHz@0~±100V

12、最小脈寬保持時間為20us;最小上升沿時間為10us;

13、控制方式：計算機實時控制、實時顯示、實時數(shù)據(jù)計算、分析與存儲

14、軟件采集：自動采集軟件，分析可以兼容其他相關(guān)主流軟件。

14、測試精度：±0.05%

15、內(nèi)置電壓：±200V

16、應(yīng)變模塊：配置進口干涉儀

主要技術(shù)參數(shù)：量程：0.3mm-30mm