臺灣博碩士論文加值系統

晶格動力學（Lattice dynamics）為固態物理學之先導部門，基於原子在結晶構造內
作相對振動觀點，可獲悉晶質材料的光學、電學及熱力學等性質。本研究目的為經由
經外光反射率頻譜之解析來探討鹼土族鈦酸鹽之晶格振動與相關之光學與電學性質。
試樣包括計量化學式的TiO2、MgTi03、SrTiO3、及BaTiO3等成份，並分別添加少量
（1∼4 atm％）的Nb2O5、Ta2O5及ZrO2，經固態反應法合成多晶質陶瓷體。
先以Ｘ－光繞射分析來判定其結晶相及晶格參數變化，光譜量測使用先進的霍氏紅外
光譜儀取得紅外光反射頻譜（4000∼150cm-1） 。進而以個人選寫的紅外光反射頻譜
軟體解析出各陶瓷體之晶格振動資料，包括縱向（LO）和橫向（TO）光學振動模式，
以及相關的光學和電學性質，如折射率（n）、消光係數（k）及複數介電係數（ε）
。
高純度鈦酸鹽陶瓷體經紅外光反射頻譜解析後，顯示其TO振動模式共振強度均比人研
究之單晶體來得大，對同一LO振動模式而言，共振頻率依其大小次序為 CaTiO> S
rTiO3>BaTiO3。添加物的加入均使陶瓷體晶格參數有增加趨勢，其中以 CaTiO3 系增
量隨添加物呈線性關係，其R2值高達0.9991，此外添加物對於TO振動模式影響隨晶體
對稱性而異，以立方晶系的SrTiO3影響為最大，而斜方晶系的CaTiO3變化為最小，對
LO振動模式則影響不大，僅受原子重量影響而略為偏移。
運用Lorentz-Lorenz關連式及折射率求得陶瓷體的在不同頻率下之電子極化率（αe）
，以BaTiO3（αe=12.5188A3） 陶瓷體為最大，以MgTiO3（αe=10.6863A3） 為最小
，其間差異可視為與其鹼土離子半徑有關（Ba2+>Sr2+>Ca2+>Mg2）；再者可利用氧化
物加成律來預估多元成份材料的電子極化率，如CaTiSiO5陶瓷體之預估值與實驗值差
量僅為0.6％ 。遠紅外光區接近微波區段，以晶格振動莧點可推算出材料的微波介電
性質，包括介電常數（ε）及品質因子（Ｑ）。由四個Ba（Ni,Nb）O3 型微波材料測
試結果顯示，運用紅外光譜解析法與電學上介質共振法量測所推算Ｑ值具相似趨勢，
唯前者較後者為高。紅外光譜解析法具有樣品尺寸不限定、資料再現性高，數據處理
快速衱非破壞性等優點，而經由本研究之驗證，紅外光反射頻譜解析技術應可做為微
波材料研究開發與測試之簡便方法。