鈣摻雜鈦酸鋇之晶體結構、微結構及電性之研究

Abstract

本研究以商用鈣摻雜鈦酸鋇(BCT)為主體，研究不同含量之鈣摻雜以及額外0 5 atomic% 鏑(Dy3+)摻雜對BCT微結構、晶體結構和其電性質之影響。實驗結果發現，所有配方以BME爐於還原氣氛下燒結後，平均晶粒大小皆為280~300nm，沒有明顯差異，亦無二次相之生成。以Rietveld法分析晶格常數，根據結果推論BCT中的Ca主要進入A-site部分取代Ba，而摻雜之Dy會進入B-site作為受體。在TEM影像中可以發現，摻雜Dy後晶粒會有核殼結構的樣貌，其中核區為有層狀的晶域壁區域，發現Dy主要出現在較靠近晶界處，擴散進入晶粒內部，形成核殼結構。分析其介電性質可以得知，鈣含量越高，居里溫度會往高溫移動，介電常數也會越高；摻雜Dy後，也因核殼結構產生之內應力，使居里溫度大於未摻雜之樣品，介電常數也因此而提升，但在較高溫下介電常數變化率也較大。由阻抗分析的結果得知，不同比例之鈣摻雜鈦酸鋇樣品在導電率方面沒有太大差異，主要因鈣摻雜主要為取代A-site的等價取代，氧空缺濃度並無明顯差異；(Ba1-xCax)TiO3組成中，Ca2+取代Ba2+可顯著增大晶粒內部之導電活化能，使其高溫導電行為由V_O^(‧‧) 主導改由V_Ba^' 主導，顯示Ca2+摻雜可有效抑制氧空缺之生成。分析其空乏層厚度與晶界能障高度得知，因載子濃度皆相同，無法表現其差異性。

Date of Award	2018 Jul 12
Original language	Chinese
Supervisor	Hsing-I Hsiang (Supervisor)