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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:王雲玄
研究生(外文):Yun-Shiuan Wang
論文名稱:以微乳膠法合成Pb(Zr0.52Ti0.48)O3微粉
論文名稱(外文):Microemulsion Synthesis Pb(Zr 0.52 Ti 0.48)O3 Nanopowder
指導教授:林正雄林正雄引用關係
指導教授(外文):Cheng-Hsiung Lin
學位類別:碩士
校院名稱:國立清華大學
系所名稱:材料科學工程學系
學門:工程學門
學類:材料工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:83
中文關鍵詞:微乳膠法網印法鐵電材料PZT
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傳統鐵電陶瓷,鋯鈦酸鉛,Pb(Zr,Ti)O3【PZT】,是個人們熟知的高居禮溫度之鐵電、壓電材料,經由鈦酸鉛(PT)與鋯酸鉛(PZ)所形成的固溶體。但商業上合成粉末都是以氧化物混合,此種製造方法需要超過800℃煆燒才能形成鈣鈦礦結構(pervosite),可是較高的煆燒溫度會導致燒結溫度相對的提高,造成PbO的揮發,使得在局部的區域會有化學成份上的不同,導致性質的降低。
本論文主要研究在於降低燒結溫度,利用微乳膠法希望能達到純相、粉末小、形狀近球形、均質性高、粒徑分佈窄和分散性良好的粉體,來降低燒結溫度。本實驗利用傳統固態法與微乳膠法分別合成PZT粉末,比較其性質上的差異。結果傳統固態法合成的PZT粉末需在800℃持溫2小時下才可形成鈣鈦礦結構(pervosite),粒徑大小約為1μm,而微乳膠法合成的PZT粉末只要在500℃持溫2小時效煆燒即可成相,粒徑只有150nm,進而降低燒結溫度約150℃。
本實驗另一部分為網印相對厚PZT薄膜,分別以傳統固態法合成的PZT粉末與微乳膠法合成的PZT粉末進行,比較其性質的差異

目錄
摘要……………………………………………………………………..Ⅰ
目錄……………………………………………………………………..Ⅱ
表目錄…………………………………………………………………..Ⅴ
圖目錄…………………………………………………………………..Ⅵ
第一章 前言 1
第二章 文獻回顧 2
2.1鐵電性 2
2.2 壓電性 3
2.3鐵電材料的晶相與晶體結構 4
2.4 粉體製備方法 6
2.4.1 固相法 6
2.4.2 沉澱法 7
2.4.3 溶膠凝膠法 8
2.4.4 水熱法 8
2.4.5 微乳膠法 9
2.5 鐵電厚膜之製作方法 14
2.5.1 雷射剝鍍法(Laser Ablation) 14
2.5.2 溶/凝膠旋鍍法(Sol-Gel Spin-Coating) 15
2.5.3 有機金屬裂解法(MOD) 15
2.5.4氣體沉積法 15
2.5.5霧化噴灑法 16
2.5.6 網印法 16
第三章 實驗方法 18
3.1傳統固態法合成Pb ( Zr0.52Ti0.48 )O3之壓電陶瓷 30
3.2微乳膠法合成Pb ( Zr0.52Ti0.48 )O3之壓電陶瓷 31
3.3 網印Pb ( Zr0.52Ti0.48 )O3相對厚膜 33
3.4使用之分析儀器 33
3.4.1 動態雷射散射儀(DLS) 33
3.4.2 X光繞射分析儀 34
3.4.3 掃描式電子顯微鏡分析(SEM) 34
3.4.4 密度量測 35
3.4.5 極化強度-電場(P-E)量測 36
3.4.6 電流-電壓(I-V)量測 36
第四章 實驗結果與討論 38
4.1 傳統固態法合成Pb ( Zr0.52Ti0.48 )O3鐵電陶瓷 44
4.1.1傳統固態法煆燒之XRD分析 44
4.1.2 傳統固態法DLS粒徑分析和粒徑之SEM顯微結構 44
4.1.3 傳統固態法燒結塊材的XRD分析與燒結密度 45
4.1.4 傳統固態法燒結之SEM顯微結構分析 46
4.2 微乳膠法合成Pb ( Zr0.52Ti0.48 )O3鐵電陶瓷 46
4.2.1 微乳膠法煆燒之XRD分析 47
4.2.2 微乳膠法DLS粒徑分析和粒徑之SEM顯微結構 47
4.2.3 微乳膠法燒結塊材的XRD分析與燒結密度 48
4.2.4 微乳膠法燒結之SEM顯微結構分析 48
4.3 二種合成法之比較 49
4.4 網印相對厚PZT薄膜 50
4.4.1 傳統固態法製作之粉末網印相對厚PZT薄膜 50
4.4.2 傳統固態法製作之粉末網印相對厚PZT薄膜 51
4.4.3 兩種合成法網印相對厚PZT薄膜之比較 52
第五章 結論 80
表目錄
表2-1 晶體結構點群與壓電、焦電性及對稱中心的關係…………18
表3-1 傳統固態法製作Pb ( Zr0.52Ti0.48 )O3粉末配方………………37
表3-2 網印Pb ( Zr0.52Ti0.48 )O3相對厚膜配方………………………37
表4-1二種合成法之比較……………………………………………..54
表4-2兩種合成法網印相對厚PZT薄膜之比較……………………..54
圖目錄
圖 2-1 材料性質相互關係圖………………………………………19
圖 2-2 鐵電域極化情形 (a)不加電場 (b)施一外電場…………..19
圖 2-3 鐵電材料極化值(P)與外加電場(E)之關係圖……...20
圖 2-4 Sawyer-Tower 電路圖…………………………………….20
圖 2-5 正壓電效應示意圖…………………………………………21
圖 2-6 逆壓電效應示意圖…………………………………………21
圖 2-7 鈣鈦礦(perovskite)結構……………………………….22
圖 2-8 PbZrO3-PbTiO3雙相互溶體系統…………………………22
圖 2-9 PZT晶格常數對成份的變化情形………………………...23
圖 2-10 MPB成分材料性質表現…………………………………23
圖2-11 水相、油相和界面活性劑所組成的逆微胞……………….24
圖2-12 組成微乳膠的三相圖……………………………………….24
圖2-13 微乳膠的反應機構………………………………………….25
圖2-14 微乳膠跟溫度的關係圖…………………………………….25
圖2-15 微乳膠大小跟顏色的關係………………………………….25
圖2-16 利用微乳膠法合成粉體的三種方法……………………….26
圖2-17 兩種不同微乳膠的反應機構……………………………….26
圖2-18 微乳膠合成粉體的回顧…………………………………….27
圖2-19 界面活性劑的分類………………………………………….28
圖2-20 界面活性劑之親水基和親油基的種類…………………….28
圖2-21 分散原理與類型…………………………………………….29
圖2-22 粒子間的作用力…………………………………………….29
圖3-1 傳統固態法合成PZT實驗流程圖…………………………..38
圖3-2 微乳膠法合成PZT實驗流程圖……………………………...39
圖3-3 網印Pb ( Zr0.52Ti0.48 )O3相對厚膜示意圖……………………40
圖3-4網印Pb ( Zr0.52Ti0.48 )O3相對厚膜流程圖…………………….40
圖3-5 去脂溫度曲線………………………………………………….41
圖3-6 布拉格繞射構圖……………………………………………...41
圖3-7 θ/2θ scan 裝置示意圖……………………………………42
圖3-8 SEM構造……………………………………………………….42
圖3-9 各種電子訊號產生示意圖…………………………………...43
圖4-1 固態法煆燒之XRD分析(700℃~900℃)…………………55
圖4-2 固態法煆燒之XRD分析(300℃~600℃)…………………55
圖4-3 DLS粒徑分析(a)未煆燒(b)煆燒850℃2小時(固)…56
圖4-4 粒徑之SEM顯微結構(a)未煆燒(b)煆燒850℃2小時(固)…………………………………………………………..56
圖4-5 固態法燒結塊材之XRD分析…………………………………57
圖4-6 燒結溫度與塊材密度關係圖………………………………….58
圖4-7 固態法燒結之顯微結構……………………………………….59
圖4-8 微乳膠之三相圖……………………………………………….60
圖4-9 在油相:界面活性劑=60%:40%時,水含量對溶液的影響….60
圖4-10 反應後之PH值對PZT成相的影響………………………..61
圖4-11 微乳膠法製作PZT粉末煆燒不同溫度持溫2小時……….61
圖4-12 微乳膠法製作PZT粉末煆燒400℃持溫不同時間……….62
圖4-13 DLS粒徑分析(微乳膠法)………………………………63
圖4-14 粒徑之SEM顯微結構(a)未煆燒(b)煆燒400℃ 4小時 (c)煆燒400℃ 6小時………………………………………64
圖4-14 粒徑之SEM顯微結構(d)煆燒500℃ 2小時
(e)煆燒600℃ 2小時……………………………………65
圖4-15 微乳膠法燒結塊材之XRD分析…………………………….66
圖4-16 燒結溫度與塊材密度關係圖(微乳膠法)…………………67
圖4-17微乳膠之顯微結構………………………………………….…68
圖4-18 網印相對厚PZT薄膜XRD分析(固)……………………69
圖4-19 網印相對厚PZT薄膜SEM分析(固)……………………70
圖4-20 網印相對厚PZT薄膜橫截面分析(固)………………….71
圖4-21 網印相對厚PZT薄膜之電滯曲線(固態法合成粉末)….72
圖4-22 網印相對厚PZT薄膜之漏電流密度曲線(固態法合成粉末)…………………………………………………………..73
圖4-23 網印相對厚PZT薄膜XRD分析(微乳膠法)……………74
圖4-24 網印相對厚PZT薄膜SEM分析(微乳膠法)……………75
圖4-25 網印相對厚PZT薄膜橫截面分析(微乳膠法)………….76
圖4-26 網印相對厚PZT薄膜之電滯曲線(微乳膠法)………….77
圖4-27 網印相對厚PZT薄膜之漏電流密度曲線(微乳膠法)….78
圖4-28 網印相對厚PZT薄膜之電性表現隨溫度變化曲線(a)傳統固態法製作的粉末(b)微乳膠法製作的粉末……………79

1. 汪建民主編, 陶瓷技術手冊, 中華民國產業科技發展協進會及中民國冶金協會出版, (1994),230-231.
2. Yuhuan. Xu, Ferroelectric Material and Their Applications, Elsevier, Amsterdam, (1991),101-162.
3. C. A. Randall et. al., ”Classification and Consequences of Complex lead Perovskite Ferroelectrics with Regard to B-site Cation Order,” J. Mater. Res., 5﹝4﹞(1990),829-834.
4. 黃文正,呂宗昕,“強介電陶瓷薄膜的應用”,工業材料155, (1999),124.
5. 陳東煌, 王正全, 化工, 45[5](1998), 40.
6. 李潔如, 牟中原, 科學月刊, 25[10](1994), 739.
7. 趙承珅, 陳翰祥, 界面科學, 9[1](1986), 42.
8. 陳樸誠, 化工技術, 9[3](1985), 9.
9. 趙承珅, 界面科學基礎, 復文書局(1996).
10. 歐靜枝, 乳化溶化技術實驗, 復漢出版社(1997).
11. A. Das Sharma, R. N. Basu, J. Mat. Sci. Let., 11(1992), 122.
12. Dae-Joon Kim, D. M. Kroeger, J. Mat. Sci., 28(1993), 4744.
13. R. W. Schaeffer, J. Macho, Journal of Superconductivity, 4[5](1991), 365.
14. I. Schildermans, M. Van Basel, Physica C, 278(1997), 55.
15. A. Watanabe, H. H. Haneda, J. Mat. Sci., 27(1992), 1245.
16. Tsang-Tse Fang, Horng-Bin Lin, J. Am. Ceram. Soc., 73[11], 3363.
17. S. Maschio, A. Bachiorrini, J. Mat. Sci., 30(1995), 5433.
18. G.H.Haerting,”Ferroelectric Thin Film gor Electronic Applications”,J.Vac.Sci,Technol.,A9(3),(1991)85
19. 陳聰文, “積層陶瓷電容技術專題”,工業材料108, (1995),79

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