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研究生： 吳建毅
論文名稱： 非線性光學鈮酸鋰晶體摻雜不同濃度氧化鐵之介電頻譜研究
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： 2005
畢業學年度： 93
語文別： 中文
論文頁數： 64
中文關鍵詞： 鈮酸鋰 、摻雜氧化鐵 、介電頻譜
論文種類： 學術論文
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    • 本實驗是使用HP4194A阻抗分析儀，在溫度範圍為423～973K和頻率範圍為100～40MHz的外加交流電作用下，沿著摻雜不同濃度氧化鐵的鈮酸鋰晶體c軸量測其阻抗值。將實驗所測得阻抗數據，換算出該晶體相對應的電阻率、導電率、介電常數以及electric modulus等參數，並由電阻率、介電常數的Cole-Cole plot以及上述各參數對頻率圖，可以模擬出該晶體受外加交流電作用時所對應的等效電路，以便分析和解釋該晶體隨外加交流電頻率和溫度變化的介電特性。同時，本實驗也比較摻雜不同氧化鐵濃度對該晶體介電特性的影響，並利用摻雜雜質進入鈮酸鋰的空缺模型解釋之。
    由Cole-Cole plot以及上述電阻率、導電率、介電常數、electric modulus對頻率圖，發現摻雜不同濃度氧化鐵的鈮酸鋰晶體，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極化。在較低溫環境下（423～723K），導電離子貢獻發生於較低頻區域，而電偶極貢獻則發生於較高頻區域，此時該晶體可等效於單一導電弛豫加單一介電弛豫電路；在較高溫環境下（723～973K），導電離子貢獻會增大，而電偶極貢獻相對於導電離子貢獻較不明顯，此時該晶體可等效於單一導電弛豫電路。
    另外，由導電率和介電常數對摻雜氧化鐵濃度圖，發現當所摻雜氧化鐵濃度低於0.046mol%時，因為鐵離子可能取代鋰離子，該晶體內部空缺數目可能隨濃度增加而增加，但當濃度高於0.046mol%時，該晶體內部空缺數目可能隨濃度增加而減少。

    第一章 緒論………………………………………………1 第二章 儀器介紹與使用原理……………………………4 第三章 理論基礎…………………………………………6 3.1 晶體的導電原理……………………………6 3.2 晶體的介電原理……………………………8 3.2.1介電極化…………………………………9 3.2.2介電常數…………………………………9 3.2.3動態介電常數與介電弛豫………………10 3.2.4德拜方程式………………………………11 3.2.5介電譜……………………………………12 3.2.6柯爾-柯爾圖……………………………13 3.2.7多弛豫時間……………………………13 3.3晶體的等效電路………………………………15 3.3.1各參數…………………………………15 3.3.2各等效電路……………………………16 第四章 實驗結果與數據分析……………………………27 4.1 電阻係數實部及虛部………………………27 4.2 直流導電率與溫度…………………………32 4.3 介電常數實部與虛部………………………35 4.4 交流導電率與頻率…………………………37 4.5 交流導電率實部與溫度……………………43 4.6 介電常數與頻率……………………………48 4.7 介電損耗因子與頻率………………………49 4.8 Electric Modulus與頻率…………………55 第五章 結論………………………………………………61 參考資料……………………………………………………64

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