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基于Monte Carlo的热脉冲法数据分析

梁铭辉 郑飞虎 安振连 张冶文

基于Monte Carlo的热脉冲法数据分析

梁铭辉, 郑飞虎, 安振连, 张冶文
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  • 热脉冲法是测量聚合物介质薄膜空间电荷分布的有效方法之一, 其数据的分析涉及第一类Fredholm积分方程, 只能采用合适的数值计算方法进行求解, 而Monte Carlo法是近年来提出的数值求解该方程的方法之一. 本文尝试使用Monte Carlo法在频域内实现热脉冲数据的分析, 通过一系列模拟计算讨论Monte Carlo法的分析效果. 计算结果表明: Monte Carlo法可实现对热脉冲法实验数据的有效分析, 提取被测薄膜内的电场分布, 而且计算的电场分布在整个样品厚度上都与真实分布较好地符合, 可有效地弥补尺度变换法只在样品表面附近获得较高准确度的缺陷. 该方法的局限性在于计算结果存在一定的振荡, 且在噪声和数据误差的影响下, 其准确性很大程度上依赖于奇异值分解过程中容差的选择, 在应用的方便程度方面还有待进一步提升.
      通信作者: 郑飞虎, feihuzheng@tongji.edu.cn
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 51277133, 51477119, 51477118)和教育部博士点基金(批准号: 20130072110046)资助的课题.
    [1]

    Zheng F H, Lin C, Liu C D, An Z L, Lei Q Q, Zhang Y W 2012 Appl. Phys. Lett. 101 172904

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    Laurenceau P, Dreyfus G, Lewiner J 1977 Phys. Rev. Lett. 38 46

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    Zheng F H, Zhang Y W, Wu C S, Li J X, Xia Z F 2003 Acta Phys. Sin. 52 1137 (in Chinese) [郑飞虎, 张冶文, 吴长顺, 李吉晓, 夏钟福 2003 物理学报 52 1137]

    [5]

    Collins R E 1977 Rev. Sci. Instrum. 48 83

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    Zhou Y X, Wang N H, Wang Y S, Sun Q H, Liang X D, Guan Z C 2008 Trans. China Electrotech. Soc. 23 16 (in Chinese) [周远翔, 王宁华, 王云杉, 孙清华, 梁曦东, 关志成 2008 电工技术学报 23 16]

    [8]

    Zheng F H, Liu C D, Lin C, An Z L, Lei Q Q, Zhang Y W 2013 Meas. Sci. Technol. 24 065603

    [9]

    Mellinger A, Singh R, Gerhard-Multhaupt R 2005 Rev. Sci. Instrum. 76 013903

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    Ploss B, Emmerich R, Bauer S 1992 J. Appl. Phys. 72 5363

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    Petre A, Marty-Dessus D, Berquez L, Franceschi J L 2004 Jpn. J. Appl. Phys. 43 2572

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    Tuncer E, Lang S B 2005 Appl. Phys. Lett. 86 071107

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    DeReggi A S, Guttman C M, Mopsik F I, Davis G T, Broadhurst M G 1978 Phys. Rev. Lett. 40 413

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    Bauer S, Ploss B 1991 Ferroelectrics 118 363

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    Bauer S 1993 Phys. Rev. B 47 11049

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    Tuncer E, Gubanski S M 2001 IEEE Trans. Dielec. El. Inl. 8 310

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    Lang S B, Fleming R 2009 IEEE Trans. Dielec. El. In. 16 809

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    Ploss B 1994 Ferroelectrics 156 345

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出版历程
  • 收稿日期:  2015-12-06
  • 修回日期:  2016-01-12
  • 刊出日期:  2016-04-05

基于Monte Carlo的热脉冲法数据分析

    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 51277133, 51477119, 51477118)和教育部博士点基金(批准号: 20130072110046)资助的课题.

摘要: 热脉冲法是测量聚合物介质薄膜空间电荷分布的有效方法之一, 其数据的分析涉及第一类Fredholm积分方程, 只能采用合适的数值计算方法进行求解, 而Monte Carlo法是近年来提出的数值求解该方程的方法之一. 本文尝试使用Monte Carlo法在频域内实现热脉冲数据的分析, 通过一系列模拟计算讨论Monte Carlo法的分析效果. 计算结果表明: Monte Carlo法可实现对热脉冲法实验数据的有效分析, 提取被测薄膜内的电场分布, 而且计算的电场分布在整个样品厚度上都与真实分布较好地符合, 可有效地弥补尺度变换法只在样品表面附近获得较高准确度的缺陷. 该方法的局限性在于计算结果存在一定的振荡, 且在噪声和数据误差的影响下, 其准确性很大程度上依赖于奇异值分解过程中容差的选择, 在应用的方便程度方面还有待进一步提升.

English Abstract

参考文献 (18)

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