臺灣博碩士論文加值系統

(Bi0.5Na0.5)TiO3為目前無鉛壓電材料中具有潛力之材料系統，且不會有鉛污染的問題。故本研究以固態反應法製備[Bi0.5(Na1-xKx)0.5]TiO3與[Bi0.5(Na1-xLix)0.5]TiO3無鉛陶瓷，並探討鉀與鋰的含量對陶瓷之晶體結構及介電性質之影響。
本研究分兩個部份，第一部份為合成出[Bi0.5(Na1-xKx)0.5]TiO3，並利用X-ray繞射分析、Raman散射分析、SEM和阻抗分析儀，研究相變化與介電性質。由X-ray繞射分析與Raman散射分析觀察得知隨著鉀含量增加，其晶體結構由立方晶系轉變為正方晶系。相變點則隨著鉀含量增加而向高溫偏移。第二部份為合成出[Bi0.5(Na1-xLix)0.5]TiO3，由X-ray繞射分析觀察得知，x＝0.3至x＝0.9之間為兩相共存。相變點則隨著鋰含量增加而向高溫偏移，並造成介電常數峰的寬化。

(Bi0.5Na0.5)TiO3 is an excellent candidate system in lead-free piezoelectric materials system at present because of its no lead pollution. In this research, the [Bi0.5(Na1-xKx)0.5]TiO3 and [Bi0.5(Na1-xLix)0.5]TiO3 ceramics have been prepared by solid-state reaction method. Effect of the potassium and lithium content on the crystal structure and dielectric properties of ceramics were studied.
This research is composed of two parts. First, [Bi0.5(Na1-xKx)0.5]TiO3 could be successful synthesized in this research, and the phase transition and dielectric properties was investigated by X-ray diffraction, Raman scattering, SEM and impedance analyzer. X-ray diffraction and Raman scattering results show that increasing of potassium content makes the crystal structure change from cubic to tetragonal. The transition point shifts to high temperature as potassium content increases. Second, [Bi0.5(Na1-xLix)0.5]TiO3 could be successful synthesized in this research, X-ray diffraction results show that two phases mix together between x=0.3 and x=0.9. The transition point shifts to high temperature as the lithium content increases, and the dielectric peak becomes broaden.

摘要..............................I
Abstract..............................II
誌謝..............................III
目次..............................IV
表目錄..............................VIII
圖目錄..............................IX
第一章 緒論..............................1
1-1 前言..............................1
1-2 研究動機與目的..............................2
第二章 理論基礎與儀器裝置..............................4
2-1 無鉛壓電陶瓷之介紹..............................4
2-1-1 壓電材料研究的歷史回顧..............................4
2-1-2 壓電材料的種類..............................5
2-2 壓電理論與鐵電特性..............................8
2-2-1 壓電原理..............................8
2-2-2 鐵電特性..............................11
2-3 鈣鈦礦結構..............................14
2-4 鈦酸鉍鈉之基本性質..............................15
2-5 固態反應法..............................16
2-5-1 煆燒的目的..............................16
2-5-2 固態反應機構..............................16
2-6 置換原理..............................18
2-7 容忍因子..............................19
2-8 相變理論..............................20
2-8-1 晶體的相變..............................20
2-8-2 相變與離子半徑比..............................21
2-9 儀器裝置..............................23
2-9-1 X光粉末繞射儀..............................23
2-9-1-1 基礎原理..............................23
2-9-1-2 應用..............................25
2-9-2 拉曼光譜分析..............................26
2-9-2-1 基礎原理..............................26
2-9-2-2 拉曼光譜的振動模式..............................30
2-9-2-3 應用..............................31
2-9-3 場發射掃描式電子顯微鏡.............................31
2-9-3-1 基礎原理..............................31
2-9-3-2 儀器規格與特徵..............................33
2-9-3-3 試片製備..............................35
2-9-3-4 應用..............................36
2-9-4 電性分析..............................36
第三章 實驗步驟與方法..............................40
3-1 實驗藥品..............................40
3-2 實驗步驟..............................40
第四章 結果與討論..............................43
4-1 不同燒結溫度製備之鈦酸鉍鈉...........................43
4-1-1 X-ray繞射分析..............................43
4-1-2 拉曼散射光譜分析..............................46
4-2 鈦酸鉍鈉摻雜鉀之特性分析.............................47
4-2-1 X-ray繞射分析..............................47
4-2-2 掃描式電子顯微鏡圖分析.............................55
4-2-3 拉曼散射光譜分析..............................60
4-2-4 介電常數分析..............................62
4-2-5 Fitting the modified Curie-Weiss law...............65
4-3 鈦酸鉍鈉摻雜鋰之特性分析............................68
4-3-1 X-ray繞射分析..............................68
4-3-2 掃描式電子顯微鏡圖分析............................69
4-3-3 拉曼散射光譜分析..............................74
4-3-4 介電常數分析..............................75
4-3-5 Fitting the modified Curie-Weiss law...............77
第五章 結論與未來展望..............................80
5-1 結論..............................80
5-1-1 鈦酸鉍鈉摻雜鉀..............................80
5-1-2 鈦酸鉍鈉摻雜鋰..............................80
5-2 未來展望..............................81
參考文獻..............................82

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