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研究生: 陳冠宇
論文名稱: BMT陶瓷成分及添加劑對微波介電特性之研究
指導教授: 劉國雄
林諭男
口試委員:
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 材料科學工程學系
Materials Science and Engineering
論文出版年: 2003
畢業學年度: 91
語文別: 中文
論文頁數: 96
中文關鍵詞: BMTQ值K值微波介電
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  • 在微波介電材料中,Ba(Mg1/3Ta2/3)O3 (簡稱BMT)是具有最高Q值(或Qxf值)者。由文獻中發現BMT在ABO3結構之B-site呈1:2型序化結構與純相之微結構、較細之晶粒狀況下有高的Qxf值。本研究以一階段法及二階段法製作,配合微量添加之MgO、添加BaTiO3,改變成分之B1-xSxMT及BMT29,藉以提昇BMT之微波特性。
    在純的BMT製作中發現在1200 ℃/4 hr之煆燒溫度可得純相粉末;在氧化鎂之微量添加部份,微量添加氧化鎂主要在降低二次相之形成。由X光繞射與微結構發現二次相明顯減少,再由Qxf值(87,646)發現添加微量氧化鎂明顯提昇BMT之微波特性。

    在BaTiO3的添加的部分,BaTiO3的添加可促進BMT的形成,有助於Qxf值的提昇,但過多的添加會使其序化值降低而Qxf值亦隨之降低,最好可達Qxf值約(125,832)。

    而在B1-xSxMT這系列中,Sr微量取代時,會使其週期排列而提高序化度,會有最高的Qxf值(約119,460),而繼續取代時,由於SMT Qxf值較低影響,Qxf值也逐漸降低。

    在BMT29製備這部分,一階段法跟二階段法製備BMT29皆會做出兩個相的結構,一個相為BaTa2O6,另一個相為MgTa2O6與MgO,而其微波性質為高介電常數(約70左右),低Qxf值(4000~14000)。


    摘要…………………………………………………………….………..1 誌謝…………………………………………………………….………..3 目錄…………………………………………………………….………..4 圖目錄………………………………………………………….…….…6 表目錄………………………………………………………….…….…9 第一章 前言…………………………………………………….……...10 第二章 文獻回顧……………………………………………..………..12 2.1 微波介電材料性質……………………………………………12 2.1-1微波介電材料…………………………….………….…18 2.2 Ba(Mg1/3Ta2/3)O3微波介電材料…………………………...…..19 2.2-1 Ba(Mg1/3Ta2/3)O3中金屬離子取代與添加…………….20 2.2-2 BMT等鈣鈦礦結晶結構的異質添加或取代…………21 2.2-3 改善粉末特性…………………………………………22 2.2-4 二階段法製備…………………………………………22 2.3 微波性質量測………………………………………………...24 2.3-1 介電常數值……………………………………………25 2.3-2 品質因子………………………………………………26 第三章 實驗步驟及分析方法…………………………………………35 3.1 純BMT與氧化鎂添加之粉末與試片製備……………….…35 3.2 BMT添加鈦酸鋇之粉末與試片二階段法製備…………...…36 3.3 B1-xSxMT之粉末與試片二階段法製備………………...…….37 3.4 BMT29之粉末與試片二階段法製備………………………...38 3.5物理性質量測………………………………………………….40 3.6微波特性量測………………………………………………….43 第四章 結果與討論……………………………………………………48 4.1純BMT與氧化鎂添加之粉末與試片之製備………………...48 4.1-1煆燒溫度對BMT單相形成之影響……………………48 4.1-2微量MgO添加對BMT特性之影響………………..….48 4.2添加BaTiO3對BMT特性之影響……………………………..50 4.3 B1-xSxMT特性之研究………………….……………………...52 4.4 BMT29特性之研究…….………..……………………………54 第五章 結論……………………………………………………………92 第六章 參考資料………………………………………………………93 圖2.1 材料之四種極化機構之示意圖……………………….…….….28 圖2.2 不同極化機構,頻率變化對極化之影響…………………..….29 圖2.3 不同材料之K值及Qxf值與頻率的關係圖…….,..………..…29 圖2.4 Mn2+離子含量與BMT陶瓷之Q值和密度之關係圖…………30 圖2.5 Ca2+離子取代量對Q值與K值的影響………………………...30 圖2.6 Ni2+離子取代量對Q值與K值的影響…………………………31 圖2.7 BaZrO3與SrTiO3對BZT陶瓷之介電值的影響………………31 圖2.8 退火對BaSnO3添加於BMT陶瓷之Q值的影響…………….32 圖2.9 AMW的含量對K、Qd的影響…………………………………32 圖2.10 測量DR之平行板夾具示意圖……………………………….33 圖2.11 圓柱形TE011共振模式電場分佈圖…………………………...33 圖2.12 圓柱形共振腔的尺寸對測量Q值的影響……………………34 圖2.13 圓柱形共振腔的示意圖……………….………………………34 圖3.1 純BMT與氧化鎂添加之粉末與試片製備流程圖……………45 圖3.2 BMT添加鈦酸鋇之粉末與試片二階段法製備流程圖………..45 圖3.3 B1-xSxMT之粉末與試片二階段法製備流程圖…………………46 圖3.4 BMT29之粉末與試片製備流程圖……………….…………….46 圖3.5 BMT29之粉末與試片二階段法製備流程圖…………………..47 圖3.6 圓柱型共振器量測夾具之示意圖……………….……………..47 圖4.1純BMT與微量添加MgO不同煆燒溫度之XRD….…………57 圖4.2純BMT不同燒結溫度之XRD…………………...…..………...58 圖4.3純BMT微量添加MgO不同燒結溫度之XRD……..………...59 圖4.4純BMT與微量添加MgO不同燒結溫度之Qxf值及K值….60 圖4.5純BMT與微量添加MgO不同燒結溫度之密度及序化參數..61 圖4.6純BMT與微量添加MgO不同燒結溫度之微結構分析圖…..62 圖4.7 BMT添加BaTiO31200℃/4hr煆燒之XRD…………….………63 圖4.8 BMT添加BaTiO31650℃/12hr燒結之XRD…………….…….64 圖4.9 BMT添加BaTiO3 1650℃/12hr燒結之微波性質……….……...65 圖4.10 BMT添加BaTiO3 1650℃/12hr燒結之微結構分析圖…...…...66 圖4.11 B1-xSxMT1200℃/4hr煆燒之X-Ray繞射分析圖…………….68 圖4.12 B1-xSxMT1650℃/4hr燒結之X-Ray繞射分析圖…………….69 圖4.13 B1-xSxMT 1650℃/4hr燒結之微波性質……………………...70 圖4.14 B1-xSxMT 1650℃/4hr燒結之微結構分析圖.………………..71 圖4.15 B1-xSxMT 1650℃/4hr燒結之晶體結構分析圖…….....….….74 圖4.16 B1-xSxMT 1650℃/4hr燒結之晶格參數比較圖…….....….….83 圖4.17 B1-xSxMT 1650℃/4hr燒結之Ramon分析圖………...…..….84 圖4.18 BMT29在1200℃/4hr煆燒及不同燒結溫度之XRD.……….85 圖4.19 BMT29在不同燒結溫度之微波性質……………………....…86 圖4.20 BMT29一階段法製程不同燒結溫度之微結構及EDS….…..87 圖4.21 BMT29二階段法製程不同燒結溫度之微結構及EDS…...…88 圖4.22不同燒結溫度之X-Ray繞射分析圖及相的分析…...………...89 圖4.23 Raman active modes assignment of xBa(Mg1/3Ta2/3)O3-…90 表4.1 Raman active modes assignment of xBa(Mg1/3Ta2/3)O3-…57

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