Messung pyroelektrischer Koeffizienten

Der pyroelektrische Koeffizient p ist der zentrale Parameter eines pyroelektrisch aktiven Materials (siehe Video zur Pyroelektrizität). Er gibt an, wie viel Ladung pro Temperaturänderung und Fläche „generiert“ werden kann und bestimmt somit direkt das Potential und die Effizienz des Materials in einer möglichen Anwendung. Mit Hilfe der in der Arbeitsgruppe entwickelten pyroelektrischen Messkammer, kann p vollautomatisch und hochpräzise über einen Temperaturbereich von 0 bis 150 °C gemessen werden. Die Messung erfolgt dabei mit Hilfe einer definierten, sinusförmigen Temperaturanregung bei gleichzeitiger Detektion des elektrischen Stromsignals (Sharp-Garn-Methode). Diese Messmethodik ermöglicht die Separation rein pyroelektrischer Eigenschaften von anderen störenden Effekten (z. B. thermisch stimulierte Ströme). Auf diesem Weg kann der pyroelektrische Koeffizient auch temperaturabhängig bestimmt werden, was Aufschluss über ferroelektrisch-paraelektrische Phasenübergänge gibt (Bestimmung der „Curie-Temperatur“). Diese Phasenübergänge können gleichzeitig mit Röntgenmethoden nachgewiesen und als Strukturänderung beschrieben werden.

Pyroelektrischer Messplatz

Technische Details

  • Vakuum: 10-6 mbar
  • Temperaturbereich: 0 – 150 °C
  • Minimaler Strom: 1 pA
  • Minimaler pyroelektrischer Koeffizient: 1 µC/Km2
  • Relativer Fehler: ca. 5 %
  • Frequenz der Temperaturanregung: 0,5 – 20 mHz
  • Temperaturamplitude: 0,1 – 10 K
  • Probengeometrie: ca. 10 x 10 x 1 mm3
  • Mögliche elektrische Kontakte: rund (d = 15 mm), quadratisch (a = 5 mm), Spitze