向性一教授
現任：國立成功大學資源工程系暨研究所 所長
演講主題：
駕馭原子缺陷與微觀結構：缺陷化學與晶界工程在高性能電子陶瓷中的關鍵作用
高性能電子陶瓷在電子元件中發揮關鍵作用，其優異的介電、磁性與變阻特性，源於材料內部的原子缺陷與微觀結構。透過精準的缺陷化學調控與晶界工程設計，我們能夠有效優化陶瓷的物理與電學性能，以滿足高頻通訊、能量儲存、功率電子與電磁防護等應用需求。本次演講將探討這兩大核心策略如何協同作用，以提升材料的穩定性與可靠性。
在缺陷化學方面，本演講將探討：
氧空位與電學特性的關聯性：點缺陷（如氧空位及價態變化）對於介電常數、絕緣電阻與介電損耗的影響。舉例來說，在BaTiO₃陶瓷中，透過Dy摻雜與Ca²⁺取代，可有效抑制氧空位的形成與遷移，提升BME MLCC（卑金屬電極多層陶瓷電容器）的高加速壽命試驗（HALT）可靠性。
摻雜與化學計量對缺陷行為的影響：在La摻雜的SrTiO₃體系中，調控A/B位比例可顯著影響氧空位濃度與Ti³⁺的生成，進而提升其巨介電特性與低介電損耗。此外，適當的再氧化處理可進一步優化晶界特性，提高絕緣電阻，為高能量儲存與高電容元件提供新機會。
NiCuZn鐵氧體中的金屬擴散問題：燒結過程中，Cu、Ag等金屬的擴散可能影響晶界電導率與漏電行為。本演講將分析如何透過氧分壓控制與特定摻雜策略，來降低金屬擴散對微結構穩定性的影響。
在晶界工程部分，我們將剖析：
晶界在電陶瓷中的作用：晶界的結構與化學組成影響著載流子遷移與局部電場分布，決定了材料的介電、變阻與可靠性特性。
ZnO變阻器的非線性調控：透過ZnBi₂O₄、Bi₂O₃等助劑的添加，如何在晶界處形成雙肖特基勢壘，有效提升擊穿電壓、非線性係數與長期穩定性，並降低漏電流與功耗。
BaTiO₃基BME MLCC的可靠性提升：在還原氣氛燒結過程中，氧空位與晶界電導率的控制對於高絕緣電阻與低介電損耗至關重要。透過元素摻雜，不僅能抑制氧空位形成，還可強化核殼結構，使得BME MLCC在高溫與高電場環境下仍能維持穩定的介電性能。
本演講將從缺陷化學與晶界工程的角度，探討如何透過微觀機制的精準控制來提升電子陶瓷的性能與可靠性，以滿足未來電子應用的需求。
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