Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов
Основан в 2009 году

Структурные особенности и диэлектрический отклик керамики титанат бария – стронция

В.В. Иванов, О.В. Малышкина, И.Л. Кислова, А.И. Иванова, А.В. Солнышкин

ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»

DOI: 10.26456/pcascnn/2023.15.108

Оригинальная статья

Аннотация: В работе проведено сравнительное исследование структуры поверхности керамики титаната бария-стронция Ba1-xSrxTiO3 различных составов (x = 0,1; 0,2; 0,25; 0,3; 0,4 и 0,5) и диэлектрических характеристик образцов в широком температурном интервале. Установлено, что с увеличением содержания стронция наблюдается уменьшение плотности керамических образцов. Повышение содержания стронция в составе исследуемой керамики приводит к уменьшению среднего размера зерна на порядок, а мелких зерен с 2 мкм до 200 нм. Для всех исследуемых образцов керамики титаната бария-стронция наблюдается отклонение элементного состава от стехиометрического. Наиболее близким по значениям молярного содержания элементов к стехиометрическому составу, является состав образцов Ba0,75Sr0,25TiO3. Обнаружено, что образцы данного состава обладают наибольшим значением диэлектрической проницаемости при комнатной температуре. Температурные исследования диэлектрической проницаемости показали существование двух максимумов: при температуре 130 оС, соответствующей температуре Кюри чистой керамики титаната бария, и при более низких температурах в интервале от 10 до 100 оС, в зависимости от содержания стронция. Низкотемпературный максимум ε соответствует размытому переходу твердого раствора Ba1-xSrxTiO3, релаксорные свойства которого подтверждаются отклонением температурной зависимости ε от закона Кюри–Вейсса. Наиболее выраженным релаксорным поведением обладают образцы состава Ba0,75Sr0,25TiO3.

Ключевые слова: пьезоэлектрическая керамика титанат бария-стронция, бессвинцовые материалы, структура зерен, диэлектрическая проницаемость

  • Иванов Владислав Владимирович – аспирант 1 года обучения, ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
  • Малышкина Ольга Витальевна – д.ф.-м.н., профессор, профессор кафедры компьютерной безопасности и математических методов управления, ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
  • Кислова Инна Леонидовна – к.ф.-м.н., доцент, доцент кафедры физики конденсированного состояния, ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
  • Иванова Александра Ивановна – к.ф.-м.н., доцент кафедры прикладной физики, ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
  • Солнышкин Александр Валентинович – д.ф.-м.н., доцент, профессор кафедры физики конденсированного состояния, ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»

Ссылка на статью:

Иванов, В.В. Структурные особенности и диэлектрический отклик керамики титанат бария – стронция / В.В. Иванов, О.В. Малышкина, И.Л. Кислова, А.И. Иванова, А.В. Солнышкин // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. — 2023. — Вып. 15. — С. 108-118. DOI: 10.26456/pcascnn/2023.15.108.

Полный текст: загрузить PDF файл

Библиографический список:

1. Marshall, M. Conduction at a ferroelectric interface / M. Marshall, A. Malashevich, A. Disa et al. // Physical Review Applied. – 2014. – V. 2. – I. 5. – P. 051001-1-051001-6. DOI: 10.1103/PhysRevApplied.2.051001.
2. Смоленский, Г.А. Физика сегнетоэлектрических явлений / Г.А. Смоленский, В.А. Исупов, Р.Е. Пасынков и др.; ред. Г.А. Смоленский. – Л.: Наука, 1985. – 396 с.
3. Jackson, C.A. Interface-induced magnetism in perovskite quantum wells / C. A. Jackson, S. Stemmer // Physical Review B. – 2013. – V. 88. – I. 18. – P. 180403-1-180403-4. DOI: 10.1103/PhysRevB.88.180403.
4. Acosta, M. BaTiO3-based piezoelectrics: Fundamentals, current status, and perspectives / M. Acosta, N. Novak, V. Rojas. // Applied Physics Reviews. – 2017. – V. 4. – I. 4. – P. 041305-1-041305-53. DOI: 10.1063/1.4990046.
5. Головнин, В.А. Физические основы, методы исследования и практическое применение пьезоматериалов / В.А. Головнин, И.А. Каплунов, Б.Б. Педько и др. – М.: ТЕХНОСФЕРА, 2013. – 272 с.
6. Fu, C. Microstructure and dielectric properties of BaxSr1−xTiO3 ceramics. / C. Fu, C. Yang, H. Chen et al. // Materials Science and Engineering: B. – 2005. – V. 119. – I. 2. – P. 185-188. DOI: 10.1016/j.mseb.2005.02.056.
7. Thakur, O.P. Dielectric behavior of Ba0.95Sr0.05TiO3 ceramics sintered by microwave / O.P. Thakur, C. Prakash, D.K. Agarwal // Materials Science and Engineering: B. – 2002. – V. 96. – I. 3. – P. 221-225. DOI: 10.1016/S0921-5107(02)00159-9.
8. Mahani, R.M. Structure and dielectric behavior of nano-structure ferroelectric BaxSr1−xTiO3 prepared by sol–gel method / R.M. Mahani, I.K. Battisha, M. Aly, A.B. Abou–Hamad // Journal of Alloys and Compounds. – 2010. – V. 508. – I. 2. – P. 354-358. DOI: 10.1016/j.jallcom.2010.05.060.
9. Jonscher, A.K. Universal relaxation law: a sequel to dielectric relaxation in solids / A.K. Jonscher. – London: Chelsea Dielectrics Press Limited, 1996. – xvi, 415 p.
10. Cross, L.E. Relaxor ferroelectrics / L. E. Cross // Ferroelectrics. – 1987. – V. 76. – I. 1. – P. 241-267. DOI: 10.1080/00150198708016945.
11. Kleemann, W. Relaxor ferroelectrics–from random field models to glassy relaxation and domain states / W. Kleemann, G.A. Samara, J. Dec // In book: Polar Oxides: Properties, Characterization, and Imaging; ed. by. R. Waser, U. Böttger, S. Tiedke. – Weinheim: Wiley‐VCH Verlag GmbH & Co, 2004. – Ch. 15. – P. 275-301. DOI: 10.1002/3527604650.ch15.
12. Martirena, H.T. Grain-size and pressure effects on the dielectric and piezoelectric properties of hot-pressed PZT-5 / H.T. Martirena, J.C. Burfoot // Ferroelectrics. – 1974. – V. 7. – I. 1. – P. 151-152. DOI: 10.1080/00150197408237979.

⇐ Предыдущая статья | Содержание | Следующая статья ⇒