化學濕式合成PLZT陶瓷體之微細結構及電氣表徵

Abstract

由於ＰＬＺＴ陶瓷體所具有的高度透光性，使得ＰＬＺＴ陶瓷體成為一種很有用的光 電材料，而且由於它具有相當高的介電係數，使得ＰＬＺＴ陶瓷體在電容的應用上也 相當受到矚目。但是傳統的氧化物混合法所製造出來的ＰＬＺＴ陶瓷體，在成份上及 結構上的均勻度不好，影響了ＰＬＺＴ陶瓷體在光學及電性應用上的性質。於是，各 種化學濕式合成方法，例如利用ａｌｋｏｘｉｄｅｓ的水解，以及硝酸鹽水溶液的共 沈法等，均被廣泛地研究來改進氧化物混合法的缺點。使用化學濕式合成法所合成的 ＰＬＺＴ陶瓷體具有比較高的純度以及均勻度。 本實驗中，利用溶液膠結法以及水溶液乾噴法等兩種化學濕式合成方法來製造ＰＬＺ Ｔ陶瓷粉末，並將其燒結後，測量及觀察它在電性以及光學上的性質。化學濕式法所 合成９／６５／３５成份的ＰＬＺＴ陶瓷粉末在富含氧化鉛（Ｐｂｏ）的環境下，以 １２５０℃的溫度燒結，並使用兩階段的繞結方法（ｔｗｏ－ｓｔａｇｅ ｓｉｎｔ ｅｒｉｎｇ）加以燒結。利化學濕式合成法所製造出來的ＰＬＺＴ陶瓷粉末，其顆粒 大小在０•１微米（μｍ）至０•２微米之間，大約只有傳統氧化物混合法所得粉末 的四分之一左右。 化學濕式合成的ＰＬＺＴ陶瓷體，在電性方面，常溫下即具有相當高的介電係數（超 過３０００）以及合理的低介電損耗（大約４％左右），比氧化物混合法所得的結果 （介電係數２５００，介電損耗６％）要來得好。而光學性質方面。厚度為１毫米（ １ｍｍ）的ＰＬＺＴ陶瓷體在波長為８０００埃（８０００Ａ）的光線下，對光線具 有２４％的透光率。而此化學濕式合成之ＰＬＺＴ陶瓷體對光線穿透的截止波長約為 ４０００埃，比氧化物混合法所得的截止波長５０００埃要來得短，這是因為化學濕 式合成法所得的ＰＬＺＴ陶瓷體雜質較少，純度較高的緣故。