以ZrTiO□製備PZT的性質研究

Abstract

在本研究中，以固態燒結來製備 PZT (53/47)。ZrO□, TiO□在 1000-1400℃□燒 4-5 個小時後發現 ZrTiO□可在1300℃下□燒４小時後形成。然後與PbO 混合，以 650℃-800℃ □燒４小時結果在 750℃可形成 PZT。以DTA 觀察其反應約在 720℃ 發生。以EDX 分析其PbO 與ZrO2＋TiO2的成分比並與傳統方式比較發現，此種方法 合成的 PZT，其PbO 損失較少。將壓片後的PZT 以 1100-1300℃，2-6 小時，燒結 成形，以找出最佳的燒結條件，結果在1250℃-4小時，Kp可達0.57。量測其密度及 以SEM 觀察其顯微結構發現，Kp值主要是隨晶粒尺寸而上升，卻因孔隙度而下降； 由EDX 來分析孔隙附近及一般晶粒內PbO 含量發現，鄰近孔隙附近的PbO 含量比在 一般晶粒內的PbO 含量有明顯的降低，因而推斷PbO 的揮發是造成孔隙度增加的一 個因素。 為了更進一步提高Kp值，我們以Nb□O□做作為添加劑。首先將Nb□O□與ZT及PbO 一起混合，以 750°□燒，1250℃ 燒結後發現，Kp 不但沒有上升反而下降，若以 Nb□O□ 與 TiO□及 ZrO□一起混合，並以1300℃□燒４小時後，加入PbO □燒後 再以1250°燒結2-6 小時，在1250℃/2小時、1250℃/4小時可得最佳Kp值 0.6。猜 測前者之原因可能是Nb□□聚集在晶界上並形成 space charge field 而降低其極 化效率，導致Kp值下降。而後者則由Nb□□取代Ti□□並造成Pb位置的空缺，因而 得以鬆弛晶格因變形而造成的局部應力，使電域壁容易移動，Kp因而上升。