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研究生: 曾昭明
論文名稱: 硫酸鋰鈉晶體離子導電、介電弛豫與溫度及頻率關係之研究
指導教授: 陳瑞虹
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 物理學系
Department of Physics
論文出版年: 2005
畢業學年度: 93
語文別: 中文
論文頁數: 65
中文關鍵詞: 硫酸鋰鈉晶體熱分析DSC離子導電介電弛豫
論文種類: 學術論文
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  • 摘要
    利用偏光顯微鏡的光學觀測來觀察硫酸鋰鈉晶體在室溫和加熱到873K的光學性質變化,熱分析DSC實驗來瞭解該晶體結構伴隨溫度有無吸熱或是放熱反應的變化,及使用HP 4194阻抗分析儀,在溫度範圍423K~873K,測量頻率範圍100Hz~40MHz的交流電場下,硫酸鋰鈉晶體的阻抗隨溫度和頻率的變化。從阻抗數據資料中,我們可以求得導電率隨溫度、頻率變化的關係,進而求得樣品的導電活化能,以研究其導電性質;同時,我們也可以求得介電常數隨溫度、頻率變化的關係,進而求得其導電弛豫活化能,並由M(electric modulus)的表示法來研究樣品的弛豫現象。模擬樣品在外加電場下反應的等效電路的。
    藉由研究所得到主要結果如下:
    1.由光學觀測可以得到硫酸鋰鈉晶體在溫度793K,有明顯的光學變化,晶體從光的異向性變成光的等向性,證實該晶體有一個明顯的結構相變。
    2.從晶體的熱分析DSC曲線,可以發現在溫度790.8K開始發生出現吸熱峰值,峰值的位置在795.5K,可以得知硫酸鋰鈉晶體在這溫度有一結構相變,其相變是屬於一皆相變。可以得到吸熱峰值的熱焓變化 。
    3.從電抗的實驗結果得知,溫度越高,晶體內導電離子的貢獻越大,相對的晶體電偶的貢獻越小,導電率在高溫相時是溫度423K時導電率的1000倍。高溫導電率接近 ,所以硫酸鋰鈉是屬於superionic conductor。
    4.晶體在室溫相時,我們求得的直流導電活化能為 ,導電弛豫活化能 ,兩者十分接近,可以推測該晶體的導電,在頻率低於105Hz主要為導電離子所貢獻。
    5.為了瞭解晶體內電偶隨溫度的變化,我們從介電常數虛部對頻率的圖中,把離子導電貢獻的部分除去,留下晶體內電偶貢獻的部分,然後把求得不同溫度的電偶貢獻對頻率作圖。發現晶體內電偶的貢獻,隨著溫度的上升,其貢獻有越來越小的趨勢。

    目錄 摘要.....................................................I 誌謝....................................................II 目錄...................................................III 第一章 緒論.............................................1 第二章 晶體的成長和光學性質.............................3 2.1硫酸鋰鈉的配製和成長..................................3 2.2偏光顯微鏡原理和晶體光學性質..........................3 2.3硫酸鋰鈉晶體光學性質觀測..............................7 第三章 熱分析測量與結果................................11 3.1熱分析基本理論.......................................11 3.2實驗結果.............................................12 第四章 理論基礎........................................14 4.1晶體導電原理.........................................14 4.2晶體的介電原理.......................................17 4.3實驗儀器原理簡介與電路分析...........................21 第五章 晶體導電與介電性質之結果與分析..................35 5.1實驗操作.............................................35 5.2 晶體的導電性質......................................35 5.3 晶體的介電性質......................................46 第六章 結果與討論......................................61 參考資料................................................65

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