簡易檢索 / 詳目顯示

研究生: 楊明航
論文名稱: 非線性光學晶體鈮酸鋰摻雜不同濃度氧化鋅之介電頻譜研究
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: 2004
畢業學年度: 92
語文別: 中文
論文頁數: 37
中文關鍵詞: 鈮酸鋰氧化鋅非線性光學晶體介電常數活躍能介電損耗因子
論文種類: 學術論文
相關次數: 點閱:291下載:34
分享至:
查詢本校圖書館目錄 查詢臺灣博碩士論文知識加值系統 勘誤回報
  • 本論文是以摻雜不同濃度ZnO的鈮酸鋰晶體,使用HP4194A阻抗分析儀,在溫度範圍100◦C~600◦C,頻率變化100Hz~40MHz的交流電作用下,沿著其c軸量測其阻抗值。我們從阻抗數據資料中,求得導電率隨溫度、頻率的變化關係,進而求得導電活躍能,並求得摻雜氧化鋅的濃度和導電活躍能的變化。
    我們也求得介電常數隨溫度、頻率的變化關係,進而求得摻雜氧化鋅的濃度和介電常數的變化。並透過M(electric modulus)的表示法求得晶體的弛豫活躍能,以求得摻雜氧化鋅的濃度和弛豫活躍能的變化,藉此希望能夠了解晶體在摻雜不同濃度氧化鋅的導電和介電特性的變化。
    我們發現樣品在外加交流電作用下,同時存在有導電離子的移動和電偶極的影響。在高溫低頻的狀況下,離子的貢獻較突顯;相對地,在低溫高頻的狀況下,電偶極的貢獻才較能觀察得到。
    我們將樣品對交流電下的反應採用等效電路進行模擬,以希望更加地了解離子的移動和電偶極的變化對導電和介電特性的影響,進而探討氧化鋅的添加對鈮酸鋰晶體所造成的影響。
    我們分析樣品的直流導電活躍能Ea、導電率σ、介電常數ε、介電損耗因子tan δ和弛豫活躍能Em隨著滲雜ZnO的濃度變化關係,發現所得的變化結果在濃度5~6 mole%和濃度7~8 mole%時出現轉折點,故我們推測當摻雜不同濃度的氧化鋅時,在5mole%之前和5mole%~7.5mole%及7.5mole%之後有著不同的影響。

    第一章 緒論……………………………………………1 1.1 晶體的相關研究………………………………………1 1.2 晶體結構………………………………………………1 1.3 缺陷模型………………………………………………2 第二章 理論基礎………………………………………4 2.1 晶體的導電原理……………………………………4 2.2 晶體的介電原理………………………………………7 2.2.1電介質極化機制…………………………7 2.2.2靜態介電常數……………………………7 2.2.3動態介電常數……………………………8 第三章 實驗過程…………………………………………12 3.1樣品製備……………………………………12 3.2儀器介紹……………………………………12 3.3電路分析參數………………………………14 3.4等效電路與阻抗分析………………………15 第四章 結果與討論………………………………………23 4.1 阻抗實部及虛部的分析……………………23 4.2 直流導電率與溫度…………………………25 4.3 交流導電率與溫度及頻率關係……………26 4.4 介電常數與溫度及頻率關係………………27 4.5 介電損耗因子與頻率及溫度關係…………29 4.6 Electric Modulus與頻率及溫度關係……29 4.7阻抗分析與等效電路量值……………………31 第五章 結論…………………………………………………35 參考資料………………………………………………………37

    (1) W. H. Zachariasen, Skr. Norske Vid-Ada. , Oslo, Mat. Naturv. No. 4 (1928).
    (2) B. T. Matthiss and J. P. Remeika, Ferroelectricity in the illemnite structure, Phys. Rev. 76 (1949) 1886.
    (3) A. A. Ballman, Growth of Piezoelectric and ferroelectric materials by the Czocharalski technique, J. American Ceram. Soc. 48 (1968) 231.
    (4) P. Lerner, C. Legras et J. P. Duman, Stoichiometric des monocristaux de metaniobate delithium, J. Crystal Browth 3/4 (1968) 231.
    (5) G. G. Zhong, J. Jian and Z. K. Wu, Measurements of optically induced refractive- index damage in lithium niobate, Proc. 11th international quantum electronic conference. IEEE Cat. No. 80CH1561-0 (1980) 631.
    (6) A. Ashkin, G. D. Boyd, J. M. Dziedzic, R. G. Smith, A. A. Ballman, J. J. Levinstein and K. Nassau, Optically-induced refractive index inhomogeneities in LiNbO3 and LiTaO3 , Appl. Phys. Lett. 9 (1966)72.
    (7) T. R. Volk, N. M. Rubinina. V. L. Pryalkin, V. V. Krasnikov and V. V. Volkov, Optical and non-linear Optical investigation in LiNbO3:Mg ane LiNbO3:Zn, Ferroelectrics 109 (1990) 345.
    (8) 張克從,王希敏,非線性光學晶體材料科學,科學出版,(1996) 194.
    (9) N. Iyi, K. Kitamura, F. Izumi, J. K. Yamamoto, T. Hayashi, H. Asano, and X. Kimura, J. Solid State Chem. 101, (1992) 340.
    (10) N. Iyi, K. Kitamura, Y. Yajima, and S. Kimura, Defect Structre Model of MgO-Doped LiNbO3 , Journal of Solid State Chemistry 118, (1995) 148-152.
    (11) 陳儷方,國立臺灣師範大學物理研究所碩士論文「鈮酸鋰晶體摻不同濃度氧化鎂之介電與導電性質研究」 (2003).
    (12) A. Abdi, M. Aillerie, M. Fontana, P. Bourson, T. Volk, B. Maximov, S. Sulyanov, N. Rubinina, M. Whlecke, Appl. Phys. B 68 (1999) 795.
    (13) M. L. Hu, C. T. Chia, J. Y. Chang, W. S. Tse and J. T. Yu, Low-temperature Raman study of zinc-doped lithum niobate crystal powders, Materials Chemistry and Physics 78 (2002) 358-362.
    (14) C. Wagner, W. Schottky, and Z. Physik. Chem. B11 (1931) 163.
    (15) J. Frenkel, Z. Physik, 35 (1926) 652.
    (16) August Chelkowski, Dielectric Physics (1980).
    (17) W. Cao and R. Gerhardt, Calculation of various relaxation times and conductivity for a single dielectric relaxation process, Solid State Ionics 42 (1990) 213-221.

    (18) R. Gerhardt, Impedance and dielectric spectroscopy revisited: Distionuishing localized relaxation from long-range conductivity, J. Phys. Chem. Solids Vol. 55, No. 12, pp. (1994) 1491-1506.
    (19) K. S. Cole and R. H. Cole, J. Chem. Phys. 9 (1941) 341.
    (20) C. J. F. Bttcher and P. Brodewijk, Theory of Electric Polarization, Vol. Ⅱ, Elsevier, 1978.
    (21) D. W. Davidson and R. H. Cole, J. Chem. Phys, 19 (1951) 1484.
    (22) P. B. Macedo, C. T. Moynihan, and R. Bose, The role of ionic diffusion in polarization in vitreous ionic conductors, Phys. And Chem. Of Glasses Vol. 13 No.6 (1972).
    (23) J. H. Ambrus, C. T. Moynihan and P. B. Macedo, Conductivity relaxation in a concertrated aqueous electrolyte solution, The Journal of Physical Chemistry, Vol. 76, No. 22, (1972).
    (24) 方惠真,國立臺灣師範大學物理研究所碩士論文「硒酸(及鉻酸、硫酸)鈉三鉀的鐵彈結構與介電性質研究」 (2003).

    QR CODE