鈣摻雜之鈦酸鋇陶瓷體電阻衰退行為與交流阻抗分析之關係

Translated title of the thesis: Relationship between Resistance Degradation and Impedance Spectroscopy of Ca-Doped Barium Titanate
  • 廖 哲敬

Student thesis: Master's Thesis

Abstract

本研究經收集前人文獻後知,可藉由鈣摻雜到鈦酸鋇陶瓷體中,能夠改善 陶瓷體的電阻衰退行為。但 Ca2+ 會同時取代鈣鈦礦結構中的 A-site 以及 Bsite;當 Ca2+ 取代 B-site 時,會形成 acceptor 反而使陶瓷體的電阻衰退行為 惡化。為確保 Ca2+ 取代A-site,故額外添加 0 5 mol% 的 TiO2,以促使 Ca2+ 取代 B-site 進行等價取代,進而提升陶瓷體的可靠度。 實驗結果顯示,將 (Ba1-xCax)Ti1 005O3 (x= 0、0 04、0 08 及 0 12) 單一相粉末,以 Rietveld 方法模擬精算結構因子,可以發現,鈣的添加量上升會導致晶 格體積縮小,但正方性無顯著變化,此行為符合Ca2+ 取代 Ba2+ 之行為;且從 高速壽命測試實驗中證實了 Ca2+ 的確提升了陶瓷體的可靠度,也可藉此證明 在本實驗中 Ca2+ 的確是進入 A-site 而非 B-site 。為了模擬積層陶瓷電容器 之燒結條件,故於還原氣氛 (1% H2/N2) 下燒結,故本實驗亦額外添加了 0 5 mol% 的 MnCO3 改善陶瓷體半導化的情況;經燒結後可得到平均粒徑為 0 36 μm 之均勻微結構。從阻抗分析的結果顯示,當添加 Ca2+ 後使得陶瓷體的晶粒 和晶界的導電率下降,這是由於 Ca2+ 摻雜使還原焓上升,讓氧空缺濃度下降, 故使得電子濃度也跟著下降,進而提升陶瓷體的可靠度。而其導電活化能、空 乏層厚度、晶界能障高度則呈現變化不大的結果,這是由於添加了相同濃度的 MnCO3 作為 acceptor 所導致。故在相同製程下,若想分析導電率活化能、空 乏層厚度、晶界能障高度和陶瓷體電阻衰退行為之關係,必須添加不同濃度的 acceptor 方能解析。
Date of Award2017 Aug 14
Original languageChinese
SupervisorChi-Yuen Huang (Supervisor)

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鈣摻雜之鈦酸鋇陶瓷體電阻衰退行為與交流阻抗分析之關係
哲敬, 廖. (Author). 2017 Aug 14

Student thesis: Master's Thesis