臺灣博碩士論文加值系統

此論文工作是研究Pb(In1/2Nb1/2)0.6Ti0.4O3 (PIN-40％PT) 和Pb(In1/2Nb1/2)0.7Ti0.3O3 (PIN-30％PT) 兩種高居禮溫度(Curie-temperature)鐵電晶體的介電常數、電滯曲線和晶域結構均與溫度，量測頻率及極化電場的關係。
對於(001)切向的PIN-40％PT，由介電吸收和頻率關係知道，溫度150-300 K有一個弛豫現象的發生，而這個弛豫過程可用Vogel-Fulcher equation 加以描述。在Tc~486 K發生一個一級相變，由四方晶系和單斜晶系共存轉變成立方晶系的結構。
對於(001)切向的PIN-30％PT，介電常數在溫度430-460 K有強烈的頻率色散，可知此溫度範圍內，結構中有散佈的相轉移現象。在溫度280-400 K有一個一階相變，巨觀相會由三角晶系轉變成立方晶系的結構。當溫度大於Burns temperature，TB~510 K，介電常數會遵守居禮-外斯定律。
當PIN-30％PT(001)經過電場預先極化處理，會誘發MA-type單斜晶系晶域。隨著升溫的過程，介電常數在390 K有一個明顯的異常出現，表示MA-type單斜晶系結構出現；在415 K附近出現一個頻率相關的變化，表示polar nanoclusters出現。當溫度大於TB~520 K，介電常數會遵守居禮-外斯定律。
在沒有預先電極化的情況下，PIN-30%PT(001)和PIN-40%PT (001)均呈現巨觀的光學無向性和0.4-9.0μm的寬廣光穿透區。

Dielectric permittivity, electric hysteresis loops, and domain structures have been measured as functions of temperature, frequency in (001)-cut Pb(In1/2Nb1/2)0.6Ti0.4O3 (PIN-40％PT) and (001)-cut Pb(In1/2Nb1/2)0.7Ti0.3O3 (PIN-30％PT) single crystals.
For (001)-cut PIN-40％PT, frequency-dependent dielectric absorption reveals dipolar relaxation processes in the temperature region of 150-300 K which can be described by the Vogel-Fulcher equation. Phase transition from a first-order-type tetragonal/monoclinic to cubic takes place at Tc~486 K.
For (001)-cut PIN-30％PT, a diffused phase transition was observed in the temperature region of 430-460 K with strong frequency dispersion. Phase transition from a first-order-type trigonal to cubic occurs inside temperature region 280-400 K. Above the Burns temperature TB~510 K, the dielectric permittivity was found to follow the Curie-Weiss law.
An electric-field poling induces macroscopic MA-type monoclinic domains in (001)-cut PIN-30％PT. With temperature increasing near 390 K, these MA-phase clusters significantly reorient and cause an extra dielectric anomaly. Near 415 K, dielectric permittivity has a frequency-dependent anomaly which implies polar nanoclusters appear at 415 K. Above TB~520 K dielectric permittivity follows the Curie-Weiss law.
With a prior electric-field poling, both (001)-cut PIN-30%PT and (001)-cut PIN-40%PT show almost no birefringence, indicating that the average structural symmetry is optically isotropic. The crystals exhibit broad transparency in the wavelength region of 0.4-9.0μm.

中文摘要 i
英文摘要 ii
致謝 iii
目錄 iv
圖目錄 vi
表目錄 ix
第一章　序論 1
　1-1 晶體點群 1
1-1-1　壓電性(Piezoelectric) 2
1-1-2　熱(焦)電性(Pyroelectric) 3
1-1-3　鐵電性(Ferroelectric) 3
1-2 鐵電晶體的分類 4
1-2-1　典型鐵電材料-鈦酸鉛(PbTiO3) 6
1-2-2　弛豫型鐵電材料-Pb(In1/2Nb1/2)O3 8
1-2-3　混合弛豫型鐵電材料-Pb(In1/2Nb1/2) 1-x Ti x O3 11
第二章　基本理論 13
　2-1　極化的定義與來源 13
2-2　外加低頻交流電場-電滯曲線的形成 15
2-3　藍道相變理論(Landau theory of the phase transition) 19
　 2-3-1　二階相變(second-order transition) 23
　 2-3-2　一階相變(first-order transition) 25
第三章　實驗儀器與實驗流程 29
　3-1　變溫電滯曲線與變溫介電常數量測之實驗樣品的製備 29
　3-2　溫控裝置簡介 30
　3-3　變溫介電常數的量測 31
3-3-1　實驗裝置(阻抗分析儀)與量測原理 31
3-3-2　量測步驟 36
3-4 變溫電滯曲線的量測 36
3-4-1　實驗裝置(Sawyer-Tower 電路)與量測原理 36
第四章　結果與討論 42
　4-1　PIN-40％PT(001)的實驗結果與分析 42
4-1-1　ZFH和ZFC過程的介電常數量測 42
4-1-2　ZFH過程的電滯曲線量測 47
4-1-3　ZFH過程中偏光實驗量測 49
4-1-4　常溫光穿透率量測(無預先電極化) 55
4-1-5　常溫光折射率量測(無預先電極化) 56
　4-2　 PIN-30％PT(001)的實驗結果與分析 57
4-2-1　ZFH和ZFC過程的介電常數量測 57
4-2-2　PP-ZFH過程的介電常數量測 60
4-2-3　ZFH過程的電滯曲線量測 62
4-2-4　PP-ZFH過程的偏光實驗量測 64
4-2-5　常溫光穿透率量測(無預先電極化) 69
4-2-6　常溫光折射率量測(無預先電極化) 70
4-3　 PIN-40％PT(001)與PIN-30％PT(001)的實驗結果比較 72
第五章　結論 75
參考文獻 77

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