近年來(lái)，材料研究一直是跨行業(yè)的一系列變革性發(fā)現(xiàn)和發(fā)展的核心，鋰離子電池技術(shù)已經(jīng)改變了我們?nèi)粘Ｉ畹拿婷?。此外，減少溫室氣體排放來(lái)盡量減少氣候變化的影響變得越來(lái)越受人關(guān)注，因此在材料研究領(lǐng)域目前的重點(diǎn)是尋找能提高電池性能，縮短充電時(shí)間，并減少電池的尺寸和重量的新型材料。

如今，科研團(tuán)隊(duì)正在尋找新型的節(jié)能半導(dǎo)體、新的有機(jī)光伏（PV）解決方案、擴(kuò)大鐵電材料的應(yīng)用，以及提高金屬氧化物薄膜的魯棒性和可持續(xù)性。在例如溫度、壓力和濕度等可能影響性能或穩(wěn)定性的現(xiàn)實(shí)條件下，測(cè)量和測(cè)試材料的相關(guān)性能，是研發(fā)工作的一個(gè)基本要素。

果果儀器（上海）有限公司一直為材料測(cè)試提供解決方案。本篇內(nèi)容我們重點(diǎn)介紹一系列通過(guò)精確控制溫度來(lái)加深對(duì)關(guān)鍵材料理解的案例。

應(yīng)用實(shí)例

1、有機(jī)光伏技術(shù)的表征創(chuàng)新

2、晶體相識(shí)別

3、鐵電材料的表征

4、金屬材料的抗氧化保護(hù)

5、鈣鈦礦材料應(yīng)用

一、有機(jī)光伏技術(shù)的表征創(chuàng)新

下一代有機(jī)光伏 (OPV) 太陽(yáng)能電池的研究中， 可使用探針冷熱臺(tái)搭建一種超靈敏、溫度依賴的外部量子效率測(cè)量系統(tǒng)，該應(yīng)用于探索光生電荷生成率 (CGY) 與雙分子復(fù)合之間的微妙聯(lián)系，并研究有機(jī)半導(dǎo)體光伏電池中的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)過(guò)程。英國(guó)斯旺西大學(xué)團(tuán)隊(duì)成功使用探針冷熱臺(tái)，在不同溫度下快速測(cè)量太陽(yáng)能電池的光伏外部量子效率，極大地提升了動(dòng)力學(xué)研究的效率（1）。

↑ 果果儀器八探針冷熱臺(tái) ↑

果果儀器的八探針冷熱臺(tái)通過(guò)液氮致冷和電阻加熱的方式，在-190~600℃的寬溫度范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的溫度控制。該設(shè)備配備八個(gè)探針，探針的數(shù)量和材質(zhì)可根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行選擇。該產(chǎn)品能夠快速而準(zhǔn)確地達(dá)到設(shè)定溫度，并保持溫度的穩(wěn)定性，這對(duì)于測(cè)試樣品在不同溫度下的電學(xué)性能至關(guān)重要。

二、晶體相識(shí)別

X射線衍射（XRD）是一種分析結(jié)晶材料（從聚合物和塑料到結(jié)構(gòu)復(fù)合材料和生物材料）的原子和分子結(jié)構(gòu)的技術(shù)。通過(guò)X射線衍射，可以獲得晶體的衍射圖譜，進(jìn)而分析晶體的結(jié)構(gòu)和組成。

為了研究這些材料的特性，例如在高溫或低溫下的相變，整套測(cè)試系統(tǒng)可以配備冷熱臺(tái)一起使用，使得能夠收集溫度依賴性測(cè)量結(jié)果，從而有可能檢測(cè)固體和液體樣品中的新多晶型物和相變。

↑ 果果儀器XRD冷熱臺(tái) ↑

果果儀器XRD冷熱臺(tái)是一款專為X射線衍射（XRD）分析設(shè)計(jì)的儀器，它集成了高精度溫控與穩(wěn)定樣品平臺(tái)于一體，能夠在-190℃至600℃的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行溫度控制。該冷熱臺(tái)有著良好的熱傳導(dǎo)性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，從而保證了X射線衍射數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。其設(shè)計(jì)精巧，可與各種XRD儀器適配，使用戶能夠在不同溫度條件下，原位、實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)和分析樣品的晶體結(jié)構(gòu)變化。

三、鐵電和壓電材料的表征

鐵電和壓電材料在電子和音頻設(shè)備、手機(jī)、醫(yī)療診斷儀器、相機(jī)和傳感器等領(lǐng)域發(fā)揮著關(guān)鍵作用，因?yàn)樗鼈兡軌蛟谶m當(dāng)?shù)臈l件下產(chǎn)生電流，而無(wú)需外部電源。

“鐵電測(cè)試儀+冷熱臺(tái)"的組合將溫度控制引入了鐵電特性分析中，被廣泛應(yīng)用于鐵電材料的研究中。

↑ aixACCT TF2000E鐵電壓電分析儀 ↑

↑ 果果儀器探針冷熱臺(tái)ECH600S ↑

果果儀器探針冷熱臺(tái)ECH600S能提供從-190℃到600℃的精準(zhǔn)溫度控制，并提供探針和電氣連接選項(xiàng)。動(dòng)態(tài)加熱和冷卻性能支持廣泛的電氣元件溫度控制應(yīng)用，同時(shí)多達(dá)4個(gè)位置電學(xué)探針可以連接到樣品室內(nèi)的電氣連接器。支持電學(xué)測(cè)量，同時(shí)精確控制氣密環(huán)境內(nèi)的溫度。冷熱臺(tái)適配鐵電測(cè)試儀可以為用戶提供溫度作為鐵電和壓電分析中的測(cè)試參數(shù)，以更好地了解非線性材料的行為及研究未來(lái)的潛在用途。

四、金屬材料的抗氧化保護(hù)

金屬材料在多種工業(yè)領(lǐng)域占據(jù)重要地位，包括石油、化學(xué)、航空航天、制藥和醫(yī)療等。但其易受腐蝕與氧化。冷熱臺(tái)可與拉曼光譜儀搭配進(jìn)行抗氧化實(shí)驗(yàn)。

↑ 果果儀器光學(xué)冷熱臺(tái)CH600S ↑

CH600S非常適合進(jìn)行急性和氧化實(shí)驗(yàn)以及拉曼光譜實(shí)驗(yàn)。該臺(tái)面可以加熱到受控溫度，使實(shí)驗(yàn)達(dá)到氧化所需的溫度，而石英窗口則允許通過(guò)拉曼光譜研究氧化過(guò)程。用于拉曼的激光穿過(guò)窗口，激發(fā)樣品并散射回探測(cè)器。

五、鈣鈦礦材料應(yīng)用

傳統(tǒng)鈣鈦礦陶瓷材料雖然具有優(yōu)異的壓電性能，但因?yàn)楹兄亟饘巽U，對(duì)健康和環(huán)境有著嚴(yán)重影響。無(wú)鉛壓電陶瓷材料通常溫度穩(wěn)定性較差。四川師范大學(xué)的一個(gè)研究小組合成了利用固相反應(yīng)技術(shù)合成了 BFO-BTO-Co-X。他們使用超高溫?zé)崤_(tái)測(cè)試了陶瓷的介電常數(shù)，發(fā)現(xiàn)隨著 MnO2 的加入，多鐵性得到了顯著改善。1 mol % 的 Co2O3表現(xiàn)出強(qiáng)壓電性和多鐵性以及良好的溫度穩(wěn)定性，表明它是無(wú)鉛壓電鈣鈦礦的候選材料（2）。

↑ 果果儀器超高溫?zé)崤_(tái)H1500T ↑

超高溫?zé)崤_(tái)H1500T是一款專為高溫環(huán)境下材料科學(xué)研究設(shè)計(jì)的科研儀器。它具備優(yōu)秀的加熱能力，最高溫度可達(dá)1500℃，能夠穩(wěn)定、精確地控制樣品在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的溫度條件。H1500T以其高溫穩(wěn)定性、高精度的溫度控制以及廣泛的適用性，成為材料科學(xué)、冶金等領(lǐng)域科研探索的強(qiáng)大助力。

總結(jié) 

以上描述了冷熱臺(tái)在半導(dǎo)體和電子材料領(lǐng)域的相關(guān)應(yīng)用，果果儀器冷熱臺(tái)采用先進(jìn)的溫控技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)研究樣品在極寬溫度范圍內(nèi)的精確控制，確保實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，為科研人員提供了適用于電氣測(cè)試的科研儀器及溫度控制解決方案。

參考文獻(xiàn)：

（1）Li, W., Zeiske, S., Sandberg, O.J., Riley, D.B., Meredith,P., Armin, A. Energy Environ. Sci., 2021,14, 6484-6493.

（2）Li, W. et al. Vertical Interface Induced Dielectric Relaxation in Nanocomposite (BaTiO3)1-x:(Sm2O3)x Thin Films. Sci. Rep. 5, (2015), 11335.