鋯摻雜之鈦酸鋇介電陶瓷的阻抗分析

Translated title of the thesis: Impedance Spectroscopy Analysis of Zr-Doped Barium Titanate Dielectrics
  • 張 漢廷

Student thesis: Master's Thesis

Abstract

本研究根據過去以鈦酸鋇為介電陶瓷材料所做的研究及資料整合後發現,前人文獻提到在高工作電壓的材料選擇上,可以以化合物之能隙做為考量,其發現以鋯酸鹽為主的化合物之能隙較高,此外另一篇文獻也發現在鈦酸鋇中B-site位置以鋯來取代其還原焓會比未添加之鈦酸鋇還要來的高,綜合上述可以推測摻雜鋯之鈦酸鋇應具有較佳之可靠度,而影響可靠度之因素主要為晶界,阻抗分析能夠解析晶界與晶粒之行為,因此本研究將探討摻雜鋯之鈦酸鋇之阻抗行為,藉以驗證可靠度。 本研究利用固態反應法製備鋯摻雜之鈦酸鋇粉末,形成Ba(ZrxTi1-x)O3 (x= 0、0 02、0 04 0 06 0 08) 之固溶系統,從XRD圖譜進行PDF卡號之繞射峰比對,可以推斷當x = 0-0 02時屬於正方晶相,當x = 0 04-0 08 時,屬於斜方晶相。 為了模仿積層陶瓷電容器之燒結條件,樣品於還原氣氛 (1% H2/N2) 下燒結,經燒結後可得到次微米級粒徑,符合實際MLCC需求,平均大小為 0 62 μm 。阻抗圖譜以三組等效RC電路擬合,再藉由Curie-Weiss law 行為進行分析,可印證擬合之等效電路之合理性。利用阻抗可以得到晶粒與晶界之導電率、晶界的空間電荷層厚度和晶界能障高度,發現以上之結果,隨著鋯的添加沒有呈現有趨勢的變化,且大小差異不大,最後以衰退試驗驗證阻抗之行為,發現結果跟導電度趨勢相同,導電度較高可靠度會較差,導電度較低可靠度較好,但是以鋯的添加來觀察,並沒有明顯的趨勢在,此結果認為是因為細晶粒及空間電荷層厚度相似所造成的,也就是說晶界兩旁因為電中性平衡布滿了空間電荷層,因晶粒大小太小,導致晶粒大部分都被空間電荷佔據,因此使得晶粒跟晶界的電阻大小差異不大,阻抗分析難以有效地分辨出晶界及晶粒所貢獻的部分,而造成晶粒及晶界導電度差異不大和晶界能障差異不明顯。
Date of Award2016 Jul 29
Original languageChinese
SupervisorChi-Yuen Huang (Supervisor)

Cite this

'