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標題: | 燒結條件對無鉛鐵電陶瓷(Bi0.5Na0.5)TiO3-BaTiO3-(Bi0.5K0.5)TiO3鐵電性質與相轉變溫度之影響 Effects of sintering conditions on the ferroelectric properties and phase transition temperatures of (Bi0.5Na0.5)TiO3-BaTiO3-(Bi0.5K0.5)TiO3 lead-free ferroelectric ceramics |
作者: | Chang-Yi Shen 沈昌逸 |
指導教授: | 謝宗霖 |
關鍵字: | 鐵電陶瓷,無鉛,燒結條件,鐵電域,擴散式相轉變,相轉變溫度, Ferroelectrics,Ceramics,Lead-free,Heat treatment,Domains,Diffuse phase transition,Phase transition temperature, |
出版年 : | 2011 |
學位: | 碩士 |
摘要: | 無鉛鐵電陶瓷0.854(Bi0.5Na0.5)TiO3-0.026BaTiO3-0.12(Bi0.5K0.5)TiO3 (簡稱BNBK 85.4/2.6/12),與0.854(Bi0.5Na0.5)TiO3-0.026BaTiO3-0.12(Bi0.5K0.5)TiO3 + 0.8 mol% Nb2O5 (簡稱BNBK 85.4/2.6/12 + 0.8 mol% Nb2O5),皆位於rhombohedral與tetragonal之兩相共存區(morphotropic phase boundary,MPB)。本研究藉由電滯曲線與介電性質的量測,以及示差掃描熱分析等實驗,探討不同的燒結與熱處理條件,對材料的鐵電性質以及相轉變溫度之影響。
於1160 ℃燒結2小時的BNBK 85.4/2.6/12,常溫時呈現normal type的電滯曲線,顯示常溫時的鐵電域以macro domains為主。藉由升溫環境下的電滯曲線量測,指向大多數的鐵電域會發生macro-micro domains transition,然而卻有少部份的鐵電域於高溫仍保有macro domains的特性。於1160 ℃燒結2小時後,再於1010 ℃熱處理12小時,會使前述於高溫仍保有macro domains特性的鐵電域成長,使高溫時於較高的電場範圍,有明顯的額外switching current。 於1160 ℃燒結2小時的BNBK 85.4/2.6/12 + 0.8 mol% Nb2O5,常溫時呈現slim loops與類雙迴圈共存的電滯曲線,顯示常溫時的鐵電域以micro domains為主,但仍有少部份的鐵電域是以macro domains的形式存在。於1160 ℃燒結2小時後,再於1010 ℃熱處理12小時,會使前述於常溫為macro domains特性的鐵電域成長,使常溫時於較高的電場範圍,有明顯的額外switching current。 於1200 ℃燒結2小時的BNBK 85.4/2.6/12 + 0.8 mol% Nb2O5,常溫時呈現normal type的電滯曲線,顯示提高燒結溫度,會使常溫的鐵電域趨向於以macro domains的形式存在。 藉由示差掃描熱分析以及升溫過程的介電性質量測,顯示所有研究的材料,皆會隨著溫度升高而發生擴散式相轉變(diffuse phase transition),因此判斷所有研究的材料,皆為陽離子高度無序排列的relaxor。 去極化溫度(depolarization temperature,Td)與介電常數擁有最大值的溫度(Tmax),為鐵電域發生macro-micro domains transition的主要溫度區間,添加Nb2O5或是提高燒結溫度,皆會使此溫度區間更廣,可能的原因為添加Nb2O5會增加陽離子的亂度,使材料之微區域間的性質差異增加,提高了擴散式相轉變的程度;提高燒結溫度,會使鐵電域在常溫趨於以macro domains的形成存在,增加了去極化所需的能量。 常溫時之電滯曲線為normal type的材料,於不同頻率下的升溫介電性質量測,沒有明顯的frequency dispersion現象;常溫時之電滯曲線為slim loops與類雙迴圈的材料,於不同頻率下的升溫介電性質量測,會有明顯的frequency dispersion現象。此實驗結果指出,relaxor是否有frequency dispersion的現象,與常溫時的鐵電域是否以micro domains為主有關。 |
URI: | http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/48299 |
全文授權: | 有償授權 |
顯示於系所單位: | 材料科學與工程學系 |
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