NaNbO 3 (鈮酸鈉)

鈮酸鈉是一種特殊的材料因為它是具有鈣鈦礦結構的反鐵電材料，在 室溫時為反鐵電斜方晶，晶格常數a = 0.55568nm，b = 0.55505nm，c = 0.15518nm，圖 2.3 中，在-55℃時會由鐵電相單斜晶轉化成反鐵電相斜 方晶，在355℃在轉化成順電相斜方晶，在 430℃變成順電相正方晶系， 0.15518nm，圖 2.3 中，在-55℃時會由鐵電相單斜晶轉化成反鐵電相斜 方晶，在355℃在轉化成順電相斜方晶，在 430℃變成順電相正方晶系，

圖2.3 NaNbO3 之溫度相變關係圖

2.2.4 (K

Na

) NbO

(鈮酸鉀鈉)

最早由此系統於 1959 年由Egerton和Dillon所發表，此系統結合了具有 反鐵電性質的NaNbO₃和具有鐵電性質的KNbO₃所形成的固溶系統(圖 2-5)，其晶體結構隨溫度變化，圖 2.4，在 420℃以下為斜方晶，420℃

到460℃之間為正方 的研究發現了在 3-24]，此固溶材料其優點在於具

40℃，因此在普通的環境下較不易

燒結緻密，但這些特殊的方法通常不利於在工廠大 晶，640℃則轉變成立方晶，且前人

成份比各半時擁有良好的電性質表現[2

有相當高的相轉換溫度(T_c~420℃)、高的壓電係數(d₃₃> 150 pC/N )以及 高的電機偶和因數(k_p>40%) ，但是鈮酸鹽基材料系統卻容易因濕氣而 造成潮解，且具有K和Na等鹼金屬(K₂CO₃熔點為 891℃、Na₂CO₃熔點為 851℃)因此在燒結溫度達到 800℃時燒結會有易揮發之問題，而一般其

穩定相極限約在11 燒結，因此有水熱

法等特殊方法來使其

量生產，且在穩定性方面還優改良的空間。

圖 2.4 KNN 之溫度相變關係圖

圖2.5 KNbO₃+NaNbO₃之固溶相圖

2.2.5 (Bi

Na

)TiO

(鈦酸鉍鈉)

在 1960 年由 Smolenskii 等人和合成出了具有鐵電特性的 BNT 陶瓷 [25]，是 A-site 和 B-site 分別被鈉離子與鉍離子所佔據的鈣鈦礦結構的 無鉛壓電材料。

BNT 在室溫時具有鐵電性並為菱方對稱晶系，圖 2.6，在 200℃時會 經由相變化轉變成為反鐵電相，而此相變溫度就被稱為去極化溫度 (depolarization temperature，Td)，在 320℃時轉變成正方晶相，520℃以 上則為立方相。

其優點在於在製造上相對容易，且具有一定的壓電係數(d33>150pC/N) 和電機偶和因數(kp>40%) ，但其缺點是其燒結溫度不易控制，太高的 燒結溫度容易會造成成分中的鉍揮發，而使其導電度過高，而較不易達 到良好之性質，一般通常需要使用1200℃以上之溫度才能使其燒結緻 密。雖然有學者嘗試以1100℃來燒結，但卻需要消耗長達 100 小時以上 的持溫時間才能達到95%的相對密度。

BNT 陶瓷的壓電性質非常受其去極化溫度之影響，因為在應用上通常 要求同時要具有高的去極化溫度和高的壓電係數，但BNT 陶瓷在具有 高的壓電係數時去極化溫度卻反而會下降。

圖 2.6 BNT 之溫度相變關係圖

2.2.6 (K

Bi

)TiO

(鈦酸鉍鉀)

鈦酸鉍鉀是鈣鈦礦結構(ABO₃)之鐵電材料，A位置同時存在Bi³⁺和K⁺ 離子，居禮溫度為380℃，室溫為立方晶相。為複合鈣鈦礦結構的無鉛 壓電陶瓷體。KBT 具有強鐵電性、壓電常數大、介電常數小及聲學性 能好等優良特性，而且無需要通入燒結氣氛就可得到較緻密的陶瓷，燒 結溫度低約1050～1100 ℃，因此被認為是最有希望的無鉛壓電陶瓷候

選材料。然而，KBT的矯頑場較高(E _c= 7.3kV/mm)，在鐵電相區的電導