Impedance spectroscopy analysis of Ca doped BaTiO3 ferroelectric ceramic manufactured with a new synthesis technique

Estudio de las propiedades dieléctricas de Ba1-xCaxTiO3 obtenido por molienda mecánica de alta energía

“…La temperatura a la cual se produce este cambio en el comportamiento eléctrico, es la temperatura de Curie ferroeléctrica. Los datos obtenidos coinciden con los reportados por otros autores [11][12][13].…”

“…Los resultados obtenidos concuerdan con los reportado por Yang y colaboradores [13], quienes estudiaron el efecto de la sustitución de Ca en BaTiO3, en sitios A y B, mostrando que cuando el Ca sustituye al Ba 2+ la temperatura de Curie se incrementa ligeramente, mientras que si sustituye al Ti 4+ la temperatura disminuye radicalmente, reportando valores de ~130 °C y 59 °C respectivamente. En este mismo sentido, la investigación reportada por Salhi y colaboradores [11] confirma la disminución de la temperatura de Curie cuando el Ca sustituye al Ti encontrando una Tc de 106 °C para contenidos de Ca x=0.03. En el caso analizado en este trabajo, no hay certeza que posiciones está ocupando el Ca 2+ , sin embargo, con base en los valores de temperatura de Curie, y particularmente el incremento en su valor para la muestra con x=0.05, se puede asociar a la sustitución parcial del Ba 2+ por cationes de Ca 2+ .…”

“…Las vacancias de oxígeno son comunes como un efecto inherente producido durante la sinterización en atmósfera oxidante o incluso por el dopaje [11,16]. La inclusión de los cationes de Ca en la estructura del BaTiO3, pueden generar nuevas vacancias de oxígeno producidas principalmente por dos efectos: (I) la distorsión estructural producida por la diferencia de radios iónicos y (II) al sustituir de manera parcial al Ti 4+ (como se observó a partir de DRX) se produce la formación de un defecto cargado negativamente (Caˈˈ Ti ) por lo cual lo oxígenos adyacentes producen vacancias para compensar el defecto, esto a su vez puede afectar a la estructura tetragonal modificando la temperatura de Curie y la permitividad dieléctrica [11]. La conductividad eléctrica (σac) en función de la frecuencia a temperatura ambiente se presenta en la Figura 5.…”

“…Numerosos estudios reportan valores de solubilidad diferentes, dependiendo del método de síntesis y de la temperatura de sinterizado de los polvos de BaCaTiO3 [10]. El efecto de la sustitución de Ba por Ca sobre la temperatura de Curie de igual manera se encuentra estrechamente relacionado al método de síntesis, condiciones de procesamiento durante el conformado y cantidad de iones de calcio introducida dentro de la estructura, encontrando valores reportados que varían desde 115 °C hasta 162 °C [8,[10][11][12]. En el presente trabajo se reporta el estudio de las propiedades dieléctricas en función de la temperatura para el BaTiO3 dopando con cationes de calcio, con la finalidad de producir un incremento de la temperatura de Curie ferroeléctrica ampliando las posibles aplicaciones en dispositivos electrónicos.…”

Enhancing properties of lead-free ferroelectric BaTiO3 through doping

“…Moreover, oxygen vacancies may also contribute to the conductivity, thereby increasing dielectric losses. [55] For example, the oxygen-deficient BaTiO 3−δ eventually crosses an insulator-metal transition when δ exceeds 0.25, while retaining its ferroelectric character. [56] In our work, 1.6 at%Cu(acceptor)-doped BaTiO 3 shows higher dielectric loss than undoped sample, as shown in Figure .4(b).…”