近年來，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盡量減少氣候變化的影響變得越來越受人關(guān)注，因此在材料研究領(lǐng)域目前的重點是尋找能提高電池性能，縮短充電時間，并減少電池的尺寸和重量的新型材料。

如今，科研團隊正在尋找新型的節(jié)能半導(dǎo)體、新的有機光伏（PV）解決方案、擴大鐵電材料的應(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)實條件下，測量和測試材料的相關(guān)性能，是研發(fā)工作的一個基本要素。

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

應(yīng)用實例

1、有機光伏技術(shù)的表征創(chuàng)新

2、晶體相識別

3、鐵電材料的表征

4、金屬材料的抗氧化保護

5、鈣鈦礦材料應(yīng)用

一、有機光伏技術(shù)的表征創(chuàng)新

下一代有機光伏 (OPV) 太陽能電池的研究中， 可使用探針冷熱臺搭建一種超靈敏、溫度依賴的外部量子效率測量系統(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，并研究有機半導(dǎo)體光伏電池中的熱力學(xué)和動力學(xué)過程。英國斯旺西大學(xué)團隊成功使用探針冷熱臺，在不同溫度下快速測量太陽能電池的光伏外部量子效率，極大地提升了動力學(xué)研究的效率（1）。

↑ 果果儀器八探針冷熱臺 ↑

果果儀器的八探針冷熱臺通過液氮致冷和電阻加熱的方式，在-190~600℃的寬溫度范圍內(nèi)實現(xiàn)精準(zhǔn)的溫度控制。該設(shè)備配備八個探針，探針的數(shù)量和材質(zhì)可根據(jù)實際需求進行選擇。該產(chǎn)品能夠快速而準(zhǔn)確地達到設(shè)定溫度，并保持溫度的穩(wěn)定性，這對于測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X射線衍射，可以獲得晶體的衍射圖譜，進而分析晶體的結(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，整套測試系統(tǒng)可以配備冷熱臺一起使用，使得能夠收集溫度依賴性測量結(jié)果，從而有可能檢測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 ↑

果果儀器XRD冷熱臺是一款專為X射線衍射（XRD）分析設(shè)計的儀器，它集成了高精度溫控與穩(wěn)定樣品平臺于一體，能夠在-190℃至600℃的溫度范圍內(nèi)進行溫度控制。該冷熱臺有著良好的熱傳導(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、實時地監(jiān)測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、醫(yī)療診斷儀器、相機和傳感器等領(lǐng)域發(fā)揮著關(guān)鍵作用，因為它們能夠在適當(dāng)?shù)臈l件下產(chǎn)生電流，而無需外部電源。

“鐵電測試儀+冷熱臺”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ECH600S ↑

果果儀器探針冷熱臺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。動態(tài)加熱和冷卻性能支持廣泛的電氣元件溫度控制應(yīng)用，同時多達4個位置電學(xué)探針可以連接到樣品室內(nèi)的電氣連接器。支持電學(xué)測量，同時精確控制氣密環(huán)境內(nèi)的溫度。冷熱臺適配鐵電測試儀可以為用戶提供溫度作為鐵電和壓電分析中的測試參數(shù)，以更好地了解非線性材料的行為及研究未來的潛在用途。

四、金屬材料的抗氧化保護

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。冷熱臺可與拉曼光譜儀搭配進行抗氧化實驗。

↑ 果果儀器光學(xué)冷熱臺CH600S ↑

CH600S非常適合進行急性和氧化實驗以及拉曼光譜實驗。該臺面可以加熱到受控溫度，使實驗達到氧化所需的溫度，而石英窗口則允許通過拉曼光譜研究氧化過程。用于拉曼的激光穿過窗口，激發(fā)樣品并散射回探測器。

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，但因為含有重金屬鉛，對健康和環(huán)境有著嚴(yán)重影響。無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_測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)出強壓電性和多鐵性以及良好的溫度穩(wěn)定性，表明它是無鉛壓電鈣鈦礦的候選材料（2）。

↑ 果果儀器超高溫?zé)崤_H1500T ↑

超高溫?zé)崤_H1500T是一款專為高溫環(huán)境下材料科學(xué)研究設(shè)計的科研儀器。它具備優(yōu)秀的加熱能力，最高溫度可達1500℃，能夠穩(wěn)定、精確地控制樣品在實驗過程中的溫度條件。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)域科研探索的強大助力。

總結(jié) 

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

參考文獻：

（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.