| 記錄編號 | 6435 |
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| 狀態 | NC094FJU00198017 |
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| 助教查核 | |
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| 索書號 | |
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| 學校名稱 | 輔仁大學 |
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| 系所名稱 | 物理學系 |
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| 舊系所名稱 | |
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| 學號 | 493326037 |
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| 研究生(中) | 洪正銘 |
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| 研究生(英) | Hung Cheng-Ming |
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| 論文名稱(中) | 高居禮溫度鐵電\壓電Pb(In1/2Nb1/2)1-xTixO3單晶之介電、光學特性與晶域結構之研究 |
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| 論文名稱(英) | Dielectric, Domain structure, and Optical Properties in High-Curie-Temperature Ferroelectric/Piezoelectric Pb(In1/2Nb1/2)1-xTixO3 Single Crystals |
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| 其他題名 | |
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| 指導教授(中) | 杜繼舜 |
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| 指導教授(英) | C.-S. Tu |
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| 校內全文開放日期 | 不公開 |
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| 校外全文開放日期 | 不公開 |
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| 全文不開放理由 | |
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| 電子全文送交國圖. | 同意 |
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| 國圖全文開放日期. | 2006.08.18 |
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| 檔案說明 | 電子全文 |
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| 電子全文 | 01 |
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| 學位類別 | 碩士 |
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| 畢業學年度 | 94 |
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| 出版年 | |
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| 語文別 | 中文 |
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| 關鍵字(中) | 鐵電單晶,PINT
相變,晶域結構
介電常數,偏光
電晶體
壓電
定律
範圍
鐵電 |
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| 關鍵字(英) | Pb(In1/2Nb1/2)1-xTixO3
PINT
PIN30％-PT,PIN40％-PT
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| 摘要(中) | 此論文工作是研究Pb(In1/2Nb1/2)0.6Ti0.4O3 (PIN-40％PT) 和Pb(In1/2Nb1/2)0.7Ti0.3O3 (PIN-30％PT) 兩種高居禮溫度(Curie-temperature)鐵電晶體的介電常數、電滯曲線和晶域結構均與溫度，量測頻率及極化電場的關係。
對於(001)切向的PIN-40％PT，由介電吸收和頻率關係知道，溫度150-300 K有一個弛豫現象的發生，而這個弛豫過程可用Vogel-Fulcher equation 加以描述。在Tc~486 K發生一個一級相變，由四方晶系和單斜晶系共存轉變成立方晶系的結構。
對於(001)切向的PIN-30％PT，介電常數在溫度430-460 K有強烈的頻率色散，可知此溫度範圍內，結構中有散佈的相轉移現象。在溫度280-400 K有一個一階相變，巨觀相會由三角晶系轉變成立方晶系的結構。當溫度大於Burns temperature，TB~510 K，介電常數會遵守居禮-外斯定律。
當PIN-30％PT(001)經過電場預先極化處理，會誘發MA-type單斜晶系晶域。隨著升溫的過程，介電常數在390 K有一個明顯的異常出現，表示MA-type單斜晶系結構出現；在415 K附近出現一個頻率相關的變化，表示polar nanoclusters出現。當溫度大於TB~520 K，介電常數會遵守居禮-外斯定律。
在沒有預先電極化的情況下，PIN-30%PT(001)和PIN-40%PT (001)均呈現巨觀的光學無向性和0.4-9.0μm的寬廣光穿透區。
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| 摘要(英) | Dielectric permittivity, electric hysteresis loops, and domain structures have been measured as functions of temperature, frequency in (001)-cut Pb(In1/2Nb1/2)0.6Ti0.4O3 (PIN-40％PT) and (001)-cut Pb(In1/2Nb1/2)0.7Ti0.3O3 (PIN-30％PT) single crystals.
For (001)-cut PIN-40％PT, frequency-dependent dielectric absorption reveals dipolar relaxation processes in the temperature region of 150-300 K which can be described by the Vogel-Fulcher equation. Phase transition from a first-order-type tetragonal/monoclinic to cubic takes place at Tc~486 K.
For (001)-cut PIN-30％PT, a diffused phase transition was observed in the temperature region of 430-460 K with strong frequency dispersion. Phase transition from a first-order-type trigonal to cubic occurs inside temperature region 280-400 K. Above the Burns temperature TB~510 K, the dielectric permittivity was found to follow the Curie-Weiss law.
An electric-field poling induces macroscopic MA-type monoclinic domains in (001)-cut PIN-30％PT. With temperature increasing near 390 K, these MA-phase clusters significantly reorient and cause an extra dielectric anomaly. Near 415 K, dielectric permittivity has a frequency-dependent anomaly which implies polar nanoclusters appear at 415 K. Above TB~520 K dielectric permittivity follows the Curie-Weiss law.
With a prior electric-field poling, both (001)-cut PIN-30%PT and (001)-cut PIN-40%PT show almost no birefringence, indicating that the average structural symmetry is optically isotropic. The crystals exhibit broad transparency in the wavelength region of 0.4-9.0μm.
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| 論文目次 | 中文摘要 i
英文摘要 ii
致謝 iii
目錄 iv
圖目錄 vi
表目錄 ix
第一章 序論 1
1-1 晶體點群 1
1-1-1 壓電性(Piezoelectric) 2
1-1-2 熱(焦)電性(Pyroelectric) 3
1-1-3 鐵電性(Ferroelectric) 3
1-2 鐵電晶體的分類 4
1-2-1 典型鐵電材料-鈦酸鉛(PbTiO3) 6
1-2-2 弛豫型鐵電材料-Pb(In1/2Nb1/2)O3 8
1-2-3 混合弛豫型鐵電材料-Pb(In1/2Nb1/2) 1-x Ti x O3 11
第二章 基本理論 13
2-1 極化的定義與來源 13
2-2 外加低頻交流電場-電滯曲線的形成 15
2-3 藍道相變理論(Landau theory of the phase transition) 19
2-3-1 二階相變(second-order transition) 23
2-3-2 一階相變(first-order transition) 25
第三章 實驗儀器與實驗流程 29
3-1 變溫電滯曲線與變溫介電常數量測之實驗樣品的製備 29
3-2 溫控裝置簡介 30
3-3 變溫介電常數的量測 31
3-3-1 實驗裝置(阻抗分析儀)與量測原理 31
3-3-2 量測步驟 36
3-4 變溫電滯曲線的量測 36
3-4-1 實驗裝置(Sawyer-Tower 電路)與量測原理 36
第四章 結果與討論 42
4-1 PIN-40％PT(001)的實驗結果與分析 42
4-1-1 ZFH和ZFC過程的介電常數量測 42
4-1-2 ZFH過程的電滯曲線量測 47
4-1-3 ZFH過程中偏光實驗量測 49
4-1-4 常溫光穿透率量測(無預先電極化) 55
4-1-5 常溫光折射率量測(無預先電極化) 56
4-2 PIN-30％PT(001)的實驗結果與分析 57
4-2-1 ZFH和ZFC過程的介電常數量測 57
4-2-2 PP-ZFH過程的介電常數量測 60
4-2-3 ZFH過程的電滯曲線量測 62
4-2-4 PP-ZFH過程的偏光實驗量測 64
4-2-5 常溫光穿透率量測(無預先電極化) 69
4-2-6 常溫光折射率量測(無預先電極化) 70
4-3 PIN-40％PT(001)與PIN-30％PT(001)的實驗結果比較 72
第五章 結論 75
參考文獻 77
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| 參考文獻 | [1]施怡君, “弛豫鐵電晶體(PbMg1/3Nb2/3O3)0.67(PbTiO3)0.33的鐵電晶域結 構和相變”, 天主教輔仁大學物理研究所碩士論文 (2002).
[2]洪立維, “PMN-x％PT鐵電晶體中單斜晶相的極化偏轉”, 天主教輔仁大學物理研究所碩士論文 (2003).
[3]許文廷, “PMNTx％鐵電晶體相轉變以及外加電場的效應”, 天主教輔仁大學物理研究所碩士論文 (2005).
[4]陳正欣, “弛豫型鐵電晶體(PbMg1/3Nb2/3O3)1-x(PbTiO3)x電場-極化隨溫度變化的研究”, 天主教輔仁大學物理研究所碩士論文 (2001).
[5]黃俊霖, “鐵電單晶(PbMg1/3Nb2/3O3)1-x(PbTiO3)x極化與電場之電滯曲線”, 天主教輔仁大學物理研究所碩士論文 (2003).
[6]趙鳳強, “弛豫鐵電單晶PMN-PT與PZN-PT極化隨溫度變化的研究”, 天主教輔仁大學物理研究所碩士論文 (2000).
[7]蘇文申, “由介電常數的量測研究弛豫鐵電晶體PMN-PT的介電和弛豫行為”, 天主教輔仁大學物理研究所碩士論文 (2000).
[8]鐘維烈, 鐵電體物理學 (科學出版社, 北京, 2000).
[9]張福學 and 王麗坤, 現代壓電學-中冊 (科學出版社, 北京, 2003).
[10]王永齡, 應用物理學叢書-功能陶瓷性能與應用 (科學出版社, 北 京, 2003).
[11]周玉 and 雷廷權, 陶瓷材料學 (科學出版社, 北京, 2004).
[12]田蒔, 材料物理性能 (北京航空航天大學出版社, 北京, 2004).
[13] N. Yasuda and S. Shibuya, “Ferroelectricity in disordered Pb(In1/2Nb1/2)O3”, J. Phys. Condens. Matter 1, 10613-10617 (1989).
[14]N. Yasuda, N. Yemura and H. Ohwa, “Domain observation in PIN-PT mixed crystal near a Morphotropic Phase Boundary”, J. Korean Phys. Soc. 42, 1261-1265 (2003).
[15]N. Yasuda, M. Sakaguchi, Y. Itoh, H. Ohwa, Y. Yamashita, “Effect of Electric Fields on Domain Structure and Dielectric Properties of Pb(In1/2Nb1/2)O3-PbTiO3 near Morphotropic Phase Boundary” , Jpn. J. Appl. Phys. 42, 6205-6208 (2003).
[16]C. Augier, M. Pham Thi, H. Dammak, and P. Gaucher, “Phase diagram of high Tc Pb(In1/2Nb1/2)O3-PbTiO3 ceramics”, J. Europ. Cer. Soc. 25, 2429-2432 (2005).
[17]C.-S. Tu, F.-T. Wang and C.-M. Hung, “Dielectric, domain, and optical studies in high-Curie-temperature Pb(In1/2Nb1/2)1-xTixO3 (x=0.40) single crystal” J. Appl. Phys. Revised (2006) .
[18]C.-S. Tu, C.-M. Hung and F.-T. Wang, “Phase stability after an electric-field poling in Pb(In1/2Nb1/2)1-xTixO3 (x=0.30) crystal”, Plan to submit to Applied Phys. Lett. (2006).
[19]C.-S. Tu, C.-M. Hung, F.-T. Wang, R. R. Chien and S.-W. Yang, “Dielectric and optical behaviors in relaxor ferroelectric Pb(In1/2Nb1/2)1-xTixO3”, Solid State Commun. 138, 190-193 (2006).
[20]R. R. Chien and V. Hugo Schmidt, “Field-induced polarization rotation in (001)-cut Pb(Mg1/3Nb2/3)0.76Ti0.24 O3”, Phys. Rev. B 69, 172101 (2004).
[21]D. Viehland, “Deviation from Curie-Weiss behavior in relaxor ferroelectrics”, Phys. Rev. B 46 (13), 8003-8006 (1992).
[22]A. K. Tagantsev, “Vogel-Fulcher Relationship for the Dielectric Permittivity of Relaxor Ferroelectrics”, Phys. Rev. Let. 72 (7), 1100-1103 (1994).
[23]D. Viehland, S. J. Jang and L. E. Cross, “Freezing of the polarization fluctuations in lead magnesium niobate relaxors”, J. Appl. Phys. 68 (6), 2916-2921 (1990).
[24]S-J Ahn and J-J Kim, “Morphotropic Phase Boundary Structures of Relaxor Ferroelectrics”, J. Korean Phys. Soc. 42, 1055-1057 (2003).
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| 論文頁數 | 79 |
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| 附註 | |
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