本文分成兩部分，第一部份是將ZnO和TiO2進行高溫反應燒結與均質化及後續過冷退火處理，並使用電子顯微鏡、偏光顯微鏡、X-光繞射儀、拉曼光譜，來觀察掺雜Ti離子之ZnO纖鋅礦，希望能瞭解其中之介穩析出物、缺陷微觀組織、以及光譜特性。第二部份則是利用BET，測量奈米級的ZnO纖鋅礦在600℃~900℃熱處理0~60分鐘所得到比表面積、BJH吸脫附遲滯曲線、孔洞大小及其分佈，進而探究氧化鋅奈米粉末初期燒結時的粗化以及聚簇的情形，並求得初期燒結或者粗化與聚合之活化能，明瞭初步燒結機制是否與粉末表面擴散有關，而與結晶構造之變化無關。
在第一部份中，將ZnO和TiO2粉末以92:8之莫耳比混合乾壓成圓餅，在1400℃高溫熱處理5小時，反應燒結形成ZnO/Zn2TiO4之陶瓷複合材料，並在900℃低溫退火處理10小時和24小時，使其產生過飽和介穩析出物，觀察析出物之缺陷微觀組織。利用掃瞄電子顯微鏡觀察結果顯示，孔洞隨燒結程度而變少，且Zn2TiO4傾向分佈在晶界上，而且ZnO與Zn2TiO4兩者之比例，約略符合文獻中之平衡相圖所示。由X-光繞射結果顯示，1400℃熱處理5小時後，晶格常數稍微變大，推測應該是發生微量固溶所致。由拉曼光譜分析的結果發現Zn2TiO4受到張力，應該是由於ZnO與Zn2TiO4熱膨脹係數不同，導致熱偏合應力產生拉扯。利用解析穿透式電子顯微鏡觀察此成份燒結或進一步退火標本，發現掺雜極微量鈦離子之氧化鋅，有平行於(0001)晶面的板狀介穩析出物，藉由各軸向之晶格影像所呈現之差排分佈，以及二維傅利葉轉換所呈現之繞射點判斷，此介穩析出物應該是Guinier-Preston (G.P.) zone。等向性Zn2TiO4晶粒之拉曼光譜明顯受到熱偏合應力的影響，而掺雜Ti離子之ZnO，其拉曼光譜、褐綠色澤與干涉色則不太受到G.P. zone析出的影響。
第二部份，以BET分析於600℃~900℃等溫燒結的奈米級柱狀ZnO纖鋅礦粉末，取得粉末表面對於氮氣的吸脫附行為，再以表面微觀結構作為燒結變化的佐證。由實驗結果得知，乾壓柱狀粉末已初具管狀孔洞，而其比表面積會隨著熱處理時間增加而變小，但顆粒與孔洞明顯粗化，應該是顆粒與孔洞各自之聚合及氧化鋅奈米晶粒之易蒸發特性有關。利用等溫比表面積折半(t0.5)所需時間，以及阿瑞尼斯圖(Arrhenius plot)求出其活化能為47±4kJ/mol，顯示初期燒結或者粗化與聚合的過程應為ZnO奈米柱狀粉末，依最發達之{01-10}與次要(0001)表面進行原子擴散以及顆粒之重排貼合機制所控制，與文獻比較，可得知顆粒越大燒結所需之活化能越大。

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目錄 頁次
摘要 Ⅰ
目錄 Ⅳ
圖索引 Ⅵ
表索引 XⅡ

第一部份 含鈦氧化鋅之缺陷微觀組織與光譜
壹、 前言 1
貳、 實驗流程 4
參、 實驗步驟及方法 5
肆、 實驗結果 8
伍、 討論 14
陸、 結論 19
柒、 參考文獻 20

第二部份 氧化鋅的初期粗化與聚合
壹、 前言 59
貳、 實驗流程 62
參、 實驗步驟及方法 63
肆、 實驗結果 65
伍、 討論 67
陸、 結論 71
柒、 參考文獻 72

第一部份 含鈦氧化鋅之缺陷微觀組織與光譜
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第二部份 氧化鋅的初期粗化與聚合
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