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價數補償型鈣鈦礦(1-x)NaNbO3-xACrO3(A=La、Bi)之介電性質研究

為了解決ax210驅動的問題，作者蕭育仁 這樣論述：

本研究是以鈣鈦礦結構之NaNbO3材料為主探討對象，並以雙異價數LaCrO3及BiCrO3離子來取代NaNbO3基材，製備成(1-x)NaNbO3-xACrO3 (A=La、Bi)之價數補償型鈣鈦礦陶瓷體。本研究主要由三個部份所構成：（1）以反應燒結法製備NaNbO3介電陶瓷，（2）以固態反應法合成Na1-xLaxNb1-xCrxO3及其介電性質研究，（3）以固態反應法合成(1-x)NaNbO3-xBiCrO3雙相陶瓷及其介電性質研究。本研究成功的以反應燒結法合成NaNbO3之緻密鈣鈦礦陶瓷。塊體在混合NaNbO3劑量比的原料直接壓胚且無煆燒步驟進行燒結，得單一NaNbO3鈣鈦礦相陶瓷在溫度

1100-1200 ℃間。在1200 ℃燒結6小時後約22.9 %的高線收縮率及1.6 %的低開孔率，且約有95.4 %的理論密度。NaNbO3陶瓷不同燒結條件的電性質，在1170 ℃燒結可得最高介電常數約27，在高溫度下燒結漸漸變成高電阻的絕緣體。NaNbO3陶瓷分別在3和6小時的持溫，得到微米尺度的晶粒成長活化能約在87~90 kJ/mol (或5.4~5.7×1021 eV/mol)。當在1200 ℃燒結3小時下，可得之斜方形外觀(rhomb-shaped)晶粒具有清析可辨的邊線和平面，此結果接近於理想晶粒成長模型。 以固態反應法合成(1-x)NaNbO3-xACrO3 (A=La、B

i)之價數補償型鈣鈦礦電子陶瓷。Na1-xLaxNb1-xCrxO3 (0.01≦x≦0.4)的鈣鈦礦固溶體，當x�d0.05時由原來的斜方晶結構(orthorhombic)往立方晶結構(cubic)轉變，以離子半徑較大的La+3(1.32 Å)取代離子半徑較小的Na+1 (1.18 Å)，因離子半徑效應之故，造成晶格常數上升。根據Arrhenius方程式所得之NLNC弛緩體陶瓷相對於組成x=0.2, 0.3和0.4時在介電弛緩過程所需的活化能分別為0.22, 0.21和0.19 eV，而偶極弛緩時間約10-11秒。根據阻抗分析量測，NLNC之介電陶瓷是由半導體的晶粒與高電阻晶界所組成的晶界層

電容。據XRD分析此(1-x)NaNbO3-xBiCrO3之結構陶瓷在1250 ℃持溫3小時，顯示具有立方鈣鈦礦與焦綠石相混合結構，焦綠石含量則隨著x的增加而呈線性增加。1-x)NaNbO3-xBiCrO3之介電特性(在x＝0.3具有似模糊相轉換(diffuse-like phase transition)的陶瓷，當量測頻率由0.5 kHz上升到100 kHz，發生最高介電常數(�掭ax)之溫度值隨著頻率變化約固定在63 ℃，從Cole-Cole阻抗分析結果顯示為晶界型電容。介電特性在x＝0.4具有明顯遲緩體(relaxor-like)的現象，介電常數最高值(�掭ax)在頻率0.5, 1, 5

, 10,和100 kHz時的溫度位置分別為55, 59, 67, 80和84 ℃，具有環保無鉛遲緩體的陶瓷潛在應用。