การประชุมวิชาการและผลงานวิจัย มหาวิทยาลัยทักษิณ ครั้งที่ 17 2550 - page 492

2
คํ านํา
ความก าวหนาในอุตสาหกรรมการสื่อสารแบบไร สายไดรุดหนาไปอยางรวดเร็ว เพราะวาลักษณะของตั ว
กําทอนไดอิ เล็กตริ กทํางานได ดีในช วงความถี่ไมโครเวฟ เป นตั วนําไฟฟ าที่ดีเมื่อใช สารที่มีจุ ดหลอมเหลวต่ํา
สิ่งประดิ ษฐดานไมโครเวฟมี ประสิทธิภาพสูง ขนาดกลับเล็กลง มีคาquality factor สูง และมีคาสัมประสิทธิ์อุณหภูมิ
ของความถี่กําทอนที่เขาใกลศูนย อยางไรก็ตาม อุณหภูมิการเผาอบผลึกของเซรามิกอิ เล็กตริกเปนการใช ที่อุณหภูมิ
ทั่ ว ๆ ไป เพื่อสรางตัวกําทอนไมโครเวฟ หรื อฟลเตอร(filters) ใชในชวงอุณหภูมิ 1200 -1500 oC เพราะฉะนั้น ไม
เปนการดีสําหรับตัวนําไฟฟาที่ มีจุดหลอมเหลวต่ํา เชน เงิน(961 oC) ทองแดง(1064oC) ปจจุบั น จึงไดมีการศึ กษา
พั ฒนาวั สดุอื่นที่มีอุณหภู มิไดอิเล็ กตริ กต่ํา ๆ โดยการเปลี่ ยนแปลงลักษณะทางไฟฟาเพื่ อใหตรงตามข อกํ าหนดที่
ตองการสําหรับการนําไปใช
ZnO เปนสารกึ่งตัวนําที่ มีชองวางพลังงานที่ กวาง(3.37 eV) และมีคาพลั งงานยึดเหนี่ยวมาก(~60 meV) นิยม
นํ ามาใชเปนวาริสเตอร(varistor) ZnO เปนสวนของโครงสรางผลึกแบบ wurtzite เปนที่ทราบกันเปนอยางดีวาเปน
วัสดุแบบพิโซอิ เล็กตริก แตเมื่ อผสมกับ Mg กลับไม เปนผลึกแบบพิโซอิเล็กตริก และมีโครงสรางผลึกแบบลูกบาศก
เชนเดี ยวกับ NaCl
ZnO-TiO2 เป นอัญรูปมีเฟสไดอะแกรมเปน Zn2TiO4 (cubic) ZnTiO3 (hexagonal) และ Zn2Ti3O8 (cubic)
โดยการเปลี่ยนแปลงจากอุ ณหภูมิต่ํา 820oC จนถึงอุณหภูมิ 1100 oC อย างไรก็ตาม เมื่ อเพิ่มอุณหภูมิการเผาเปน 900oC
วัสดุมีคาไดอิเล็กตริกเปน 19 คา Q เปน 3000 ที่ความถี่ 10 GHz และคาสัมประสิ ทธิ์อุณหภูมิ -55 ppm/ oC Lee et
al.(2006) ไดศึกษา Zn0.95Mg0.05TiO2 + 0.25TiO2 เติมสารเจือ B2O3 และBi2O3 พบว าเมื่ออุณหภูมิเพิ่ มขึ้นความ
หนาแนนเพิ่ มขึ้นด วย เมื่ออุณหภูมิต่ํากวา 945oC มีโครงสรางเปนแบบเฮกตระโกนอล เมื่ ออุณหภูมิสูงกวา945oC มี
โครงสรางเปนแบบลูกบาศก และมีคาคงที่ ไดอิเล็กตริกเปน 25.7 ที่อุณหภูมิดังกลาว Wang et al.(2005) ศึกษา Zn 1-
xMgxTiO3 ชวงอุณหภูมิ 950-1250oC ไดคาไดอิเล็กตริกเป น 17.8-17.3 Cha et al.(2005) นํา Ca และ Co เปนสารเจือ
รวมใน Mg0.6Zn 0.4TiO3 เผาอบผลึกที่อุณหภูมิ 1300oC มีคาไดอิ เล็กตริกเป น 24.58 มีคาสัมประสิทธิ์อุณหภูมิ -0.6
ppm/oC ได มีการเตรียมสารไดอิเล็กตริก (Zn,Mg)TiO3 เพื่ อใหได คาคาคงที่ ไดอิเล็กตริกสูงและทําใหสัมประสิ ทธิ์
อุณหภูมิของความถี่กําทอน(temperature coefficient of resonant frequency)เขาใกลศูนย Lee et al.ไดเตรียม
(Zn,Mg)TiO 3 แบบหลายชั้น(multilayer ceramic capacitors: MLCCs) พบวา เมื่อประยุกตใชกับไฟฟากระแสสลับ
การสู ญเสียความจุไฟฟาน อย แตใชกับไฟฟากระแสตรงพบวามีกระไฟฟารั่ว(leakage) ที่ความถี่ 1 MHz
ในงานวิจัยนี้เปนการศึ กษา (Zn1-xMgx)TiO3 โดย x= 0.0 0.1 0.2 0.3 เพื่อศึกษาโครงสรางจุ ลภาค และหา
คาคงที่ไดอิเล็กตริก
อุปกรณและวิธีการ
ไดอิเล็กตริกของเซรามิก (Zn,Mg)TiO3 เตรียมโดยวิธี การผสมออกไซดจาก ZnO(ความบริ สุทธิ์ รอยละ 99
ผลิตโดยบริ ษัท Scharlau chemi จํากัด) MgO(ความบริสุทธิ์ รอยละ 99 ผลิตโดยบริ ษัท Scharlau chemi จํากัด) และ
TiO2 (ความบริสุทธิ์ รอยละ 99 ผลิ ตโดยบริษั ท Scharlau chemi จํากัด) ผสมโดยสัดสวนโมลที่ มีองคระกอบเปน
(Zn 1-xMgx)TiO3 เมื่อ x = 0, 0.1, 0.2, และ 0.3 บดนาน 24 ชั่วโมง เผาแคลไซน(calcined) ที่อุณหภูมิ 950o C แลวนํ ามา
บดอีกครั้งนาน 6 ชั่วโมง เติม PVA 5% นํ าไปอัดเม็ด แลวเผาอบผลึกที่อุณหภูมิ 1,250oC นาน 3 ชั่วโมง ตรวจสอบ
การเปลี่ยนเฟสดวย XRD (Phillips, X’ Pert Pro MPD) ที่ผลิตรั งสีเอกซจาก Cu Kα โดย 5o<2θ<90 o ศึกษาโครงสราง