在半导体和电子材料研究中实现精确的温度控制-果果仪器科技（上海）有限公司

在半导体和电子材料研究中实现精确的温度控制

近年来，材料研究一直是跨行业的一系列变革性发现和发展的核心，锂离子电池技术已经改变了我们日常生活的面貌。此外，减少温室气体排放来尽量减少气候变化的影响变得越来越受人关注，因此在材料研究领域目前的重点是寻找能提高电池性能，缩短充电时间，并减少电池的尺寸和重量的新型材料。如今，科研团队正在寻找新型

近年来，材料研究一直是跨行业的一系列变革性发现和发展的核心，锂离子电池技术已经改变了我们日常生活的面貌。此外，减少温室气体排放来尽量减少气候变化的影响变得越来越受人关注，因此在材料研究领域目前的重点是寻找能提高电池性能，缩短充电时间，并减少电池的尺寸和重量的新型材料。

如今，科研团队正在寻找新型的节能半导体、新的有机光伏（PV）解决方案、扩大铁电材料的应用，以及提高金属氧化物薄膜的鲁棒性和可持续性。在例如温度、压力和湿度等可能影响性能或稳定性的现实条件下，测量和测试材料的相关性能，是研发工作的一个基本要素。

果果仪器（上海）有限公司一直为材料测试提供解决方案。本篇内容我们重点介绍一系列通过精确控制温度来加深对关键材料理解的案例。

应用实例

1、有机光伏技术的表征创新

2、晶体相识别

3、铁电材料的表征

4、金属材料的抗氧化保护

5、钙钛矿材料应用

一、有机光伏技术的表征创新

下一代有机光伏 (OPV) 太阳能电池的研究中，可使用探针冷热台搭建一种超灵敏、温度依赖的外部量子效率测量系统，该应用于探索光生电荷生成率 (CGY) 与双分子复合之间的微妙联系，并研究有机半导体光伏电池中的热力学和动力学过程。英国斯旺西大学团队成功使用探针冷热台，在不同温度下快速测量太阳能电池的光伏外部量子效率，极大地提升了动力学研究的效率^（1）。

↑ 果果仪器八探针冷热台 ↑

果果仪器的八探针冷热台通过液氮致冷和电阻加热的方式，在-190~600℃的宽温度范围内实现精准的温度控制。该设备配备八个探针，探针的数量和材质可根据实际需求进行选择。该产品能够快速而准确地达到设定温度，并保持温度的稳定性，这对于测试样品在不同温度下的电学性能至关重要。

二、晶体相识别

X射线衍射（XRD）是一种分析结晶材料（从聚合物和塑料到结构复合材料和生物材料）的原子和分子结构的技术。通过X射线衍射，可以获得晶体的衍射图谱，进而分析晶体的结构和组成。

为了研究这些材料的特性，例如在高温或低温下的相变，整套测试系统可以配备冷热台一起使用，使得能够收集温度依赖性测量结果，从而有可能检测固体和液体样品中的新多晶型物和相变。

↑ 果果仪器XRD冷热台 ↑

果果仪器XRD冷热台是一款专为X射线衍射（XRD）分析设计的仪器，它集成了高精度温控与稳定样品平台于一体，能够在-190℃至600℃的温度范围内进行温度控制。该冷热台有着良好的热传导性和结构稳定性，从而保证了X射线衍射数据的准确性和可靠性。其设计精巧，可与各种XRD仪器适配，使用户能够在不同温度条件下，原位、实时地监测和分析样品的晶体结构变化。

三、铁电和压电材料的表征

铁电和压电材料在电子和音频设备、手机、医疗诊断仪器、相机和军用传感器等领域发挥着关键作用，因为它们能够在适当的条件下产生电流，而无需外部电源。

“铁电测试仪+冷热台”的组合将温度控制引入了铁电特性分析中，被广泛应用于铁电材料的研究中。

↑ aixACCT TF2000E铁电压电分析仪 ↑

↑ 果果仪器探针冷热台ECH600S ↑

果果仪器探针冷热台ECH600S能提供从-190℃到600℃的精准温度控制，并提供探针和电气连接选项。动态加热和冷却性能支持广泛的电气元件温度控制应用，同时多达4个位置电学探针可以连接到样品室内的电气连接器。支持电学测量，同时精确控制气密环境内的温度。冷热台适配铁电测试仪可以为用户提供温度作为铁电和压电分析中的测试参数，以更好地了解非线性材料的行为及研究未来的潜在用途。

四、金属材料的抗氧化保护

金属材料在多种工业领域占据重要地位，包括石油、化学、航空航天、制药和医疗等。但其易受腐蚀与氧化。冷热台可与拉曼光谱仪搭配进行抗氧化实验。

↑ 果果仪器光学冷热台CH600S ↑

CH600S非常适合进行急性和氧化实验以及拉曼光谱实验。该台面可以加热到受控温度，使实验达到氧化所需的温度，而石英窗口则允许通过拉曼光谱研究氧化过程。用于拉曼的激光穿过窗口，激发样品并散射回探测器。

五、钙钛矿材料应用

传统钙钛矿陶瓷材料虽然具有优异的压电性能，但因为含有重金属铅，对健康和环境有着严重影响。无铅压电陶瓷材料通常温度稳定性较差。四川师范大学的一个研究小组合成了利用固相反应技术合成了 BFO-BTO-Co-X。他们使用超高温热台测试了陶瓷的介电常数，发现随着 MnO2 的加入，多铁性得到了显著改善。1 mol % 的 Co2O3表现出强压电性和多铁性以及良好的温度稳定性，表明它是无铅压电钙钛矿的绝佳候选材料^（2）。