Mg katkılı CCTO seramiklerin dielektrik özellikleri ve karakterizasyonunun incelenmesi

Abstract

Bu çalışmada, 0 ≤ x ≤ 0,08 mol bileşim aralığında kalsiyum bakır titanat, CaCu3Ti4O12 (CCTO) katkılı magnezyum oksit, katı-hal reaksiyon metodu kullanılarak hazırlandı, ardından elde edilen numunelerin faz yapıları, morfoloji ve dielektrik özelliklerini iyileştirmek amacıyla 20’şer ve 40’ar saat süreyle, 1030°C sıcaklıkta CCTO sinterlenmesi işlemi yapılmıştır. CCTO ve Mg katkılı CCTO'nun mikroyapısı, yapısal morfolojisi XRD ve SEM tarafından incelenmiştir. CCTO ve MgO tozları kullanılarak hazırlanan CCTO/Mg katkılı seramiklerin dielektrik özellikleri empedans spektroskopisi kullanılarak incelenmiştir. Numunelerin bağıl dielektrik sabitleri 100 Hz ile 1 MHz aralığındaki frekansa bağlı değişimleri incelenmiştir. Mg'nin CCTO'ya katkılama etkisinin dielektrik sabitini arttırabildiği, 40 saat boyunca 100 Hz'de x=0,02 için elde edilen, εR=1044,28 maksimum dielektrik sabiti ile görülmüştür. 100 Hz'lik frekans değerinde elde edilen en düşük dielektrik sabiti saf CCTO için εR=240,47 değerindedir, bunu SEM fotoğrafları da doğrulamaktadır. Sırasıyla 0,02CCTO20, 0,05CCTO20 ve 0,06CCTO40 için SEM fotoğrafları kübik düzgün yüzeylere sahip taneleri gösterir. SEM sonuçları, katkılamanın dielektrik sabitinin arttırması ile tane boyutunun da arttığını veya yoğunlaşmanın belirginleştiğini göstermektedir. SEM sonuçları, katkılamadan dolayı dielektrik sabitinin artmasıyla etkin bir şekilde tanelerin genişlemesi veya yoğunlaşmasını göstermektedir. kristal faz oluşumu eşliğinde kafes yapının genişlemesi (x = 0,01; 0,02 ve 0.06 için), X-ışını difraksiyon çalışmaları ile doğrulanmıştır. Sonuç olarak, CCTO'nun yanında bir magnezyum oksit fazının varlığı dielektrik özelliklerin iyileştirilmesinde önemli bir rol oynar.