Determinación del coeficiente piroeléctrico del sistema ferroeléctrico cerámico de Pb_0.88Ln_0.08Ti_0.98Mn_0.02O₃ (Ln=La, Sm, Eu) y su aplicación en detectores de infrarrojo

Abstract

En este trabajo se estudian las características dieléctricas y piroeléctricas del sistema ferroléctrico cerámico de Pb 0.88 (Ln) 0.08 Ti 0.98 Mn 0.02 O 3 (Ln = La, Sm, Eu) para determinar su utilidad como detectores de infrarrojo. Se determinó la constante dieléctrica y el coeficiente piroeléctrico de las cerámicas. Este material con estructura de perovskita presentó una transición de fase tetragonal a cúbica en el proceso de calentamiento, además de presentar altos valores de la constante dieléctrica. Se obtuvieron valores de la figura de mérito para detección infrarroja Rv=p i /εr. Los resultados se compararon con otros materiales usados como detectores de infrarrojo. In this work the dielectric and pyroelectric characteristics of the ferroelectric ceramic system of Pb 0.88 (Ln) 0.08 Ti 0.98 Mn 0.02 O 3 (Ln = La, Sm, Eu) are studied in order to determine its usefulness as infrared dectectors. Dielectric constant and pyroelectric coefficient of the ceramics were determined. This material with perovskite structure presented a phase transition from tetragonal to cubic on the heating process, besides of presenting high values of dielectric constant. Values of figure of merit for infrared detection Rv=p i /εr were calculated. The results were compared with other materials used as infrared detectors.Keywords: ceramics, ferroelectricity, pyroelectric, infrared detector. INTRODUCCIÓNEl efecto piroeléctrico en algunos materiales ha sido conocido desde tiempos remotos. Este efecto ha sido estudiado en cristales y cerámicas ferroeléctricas de diversos tipos y formulaciones. El interés en desarrollar nuevos materiales piroeléctricos ha crecido en los últimos años. El Titanato de Bario (BaTiO 3 ), titanato de plomo (PbTiO 3 ) y titanato zirconato de plomo (PZT) han sido materiales comúnmente utilizados, pero existen diversos materiales con estructura de perovskita con propiedades piroeléctricas. Para tener un valor alto de la figura de mérito se debe tener la temperatura de Curie cercana a la temperatura de operación [1]. El Titanato de Plomo (PbTiO 3 ) es un ferroeléctrico con estructura de perovskita, isomorfo con el Titanato de Bario y su temperatura de Curie es cercana a los 490 o C [2]. Sin embargo, en forma de cerámica, los especímenes de PbTiO 3 frecuentemente se fracturan en el enfriamiento al pasar por la temperatura de Curie [3]. Es por esta razón que se han adicionado elementos para mejorar esta característica del PbTiO 3 . Recientemente se han estudiado las cerámicas ferroeléctricas de PbTiO 3 dopadas con elementos de las tierras raras utilizando la formulación Pb 0.88 (Ln) 0.08 Ti 0 .98Mn 0.02 O 3 (Ln = La, Sm, Eu), Este tipo de cerámicas ha sido estudiado para diseñar transductores de ultrasonido debido a que poseen características tales como altas frecuencias de operación, alta anisotropía electromecánica (tendiendo a infinito en el caso de la cerámica dopada con Eu) y alta temperatura de Curie [4,5,6]. Las cerámicas de PbTiO 3 modificadas con elementos de las tierras raras se presentan como una alternativa ...

Análisis de la distribución temática en el Boletín de la Sociedad Española de Cerámica y Vidrio

“…Los materiales ferroeléctricos constituyen el otro gran bloque temático dentro de la sección de electrocerámica, estando centrados en mayor número en las propiedades de estos materiales conformados en forma de lámina delgada (22)(23)(24)(25)(26) debido al fuerte interés europeo sobre la integración de dichos dispositivos en sistemas electrónicos, si bien no existen empresas nacionales de microelectrónica que puedan ser beneficiarias de este tipo de información; el estudio de fenómenos no lineales de piezoeléctricos masivos (27)(28), los nuevos materiales y sus propiedades (29-35) y las aplicaciones de dichos materiales (36)(37)(38), destacando en particular aquellas destinadas a la biomecánica debido al nacimiento de empresas en este sector como resultados de los procesos spin-off del Instituto de Automática industrial del CSIC. Los avances en cerámicas dieléctricas se han centrado en varistores cerámicos (39)(40)(41), estos trabajos presentan relación con la reciente iniciativas empresariales.…”