矽摻雜之鍺酸鑭基磷灰石離子導體之晶體結構與電性

  • 李 雅芝

學生論文: Master's Thesis

摘要

本研究利用固態反應法製備矽摻雜鍺酸鑭基磷灰石電解質材料,藉由添加不同量的 Si4+ 取代鍺酸鑭基磷灰石中四面體的 Ge4+ 位置,試圖以固態反應法合成純相的 La10Ge6-xSixO27 (x=0、1 2、2 4、3 6、4 8、6),並針對以固態反應法合成純相的 La9 5Ge6-xSixO26 25 系統 (x= 0、0 6、1 2、1 8、2 4、3 6、4 8、6),觀察其晶體結構的變化與導電性質間的關聯性。 實驗結果顯示合成 La10Ge6-xSixO27 系統時,由 x=0 的 X 光繞射圖譜,存在?多雜相,繞射峰寬化,推測其結構接近六方晶系;而 x=6 存在未反應完全的 La2O3 與 La2SiO5 二次相,故利用固態反應法難以合成純相。 合成 La9 5Ge6-xSixO26 25 系統的結果顯示,當矽的添加量達到 x = 3 6 時,已出現明顯二次相 La2SiO5 的生成,故 La9 5Ge6-xSixO26 25 的固溶範圍約為 2 4,且其合成單一相的?燒溫度也隨著 Si 含量而增加。並選擇具純相的 La9 5Ge6-xSixO26 25 (x=0、0 6、1 2、1 8、2 4) 粉末以 Rietveld 方法模擬精算晶格常數,觀察於固溶極限內,矽的添加會使鍺氧四面體產生改變而影響周遭晶體結構。以燒結後相對密度達 95% 以上之試片,得到在 x = 1 8 時具有較高導電率 0 0335 S/cm (800℃),且其晶體結構中具有最大的 O3-O4 距離 3 3430? 與 最大的 O3-La2 (長邊) 的距離 3 4725 ?,又進一步推測其間隙氧移動的範圍為位於 O3-La2 (長邊) 的範圍,並沿著 c 軸做螺旋路徑的遷移。
獎項日期2014 八月 27
原文???core.languages.zh_ZH???
監督員Chi-Yuen Huang (Supervisor)

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