Semiconducting–Insulating Transition for Highly Donor‐Dopod Barium Titanate Ceramics

Abstract

BaTiO, ceramics doped with La (0.01-0.84 at.%) were prepared only with the addition of La and stoichiometric Ti02. As a result, even when BaTiO, was doped with 0.53 at.% La, it could be converted to a semiconductor by sintering at 1540°C for 2 h in air and cooled slowly in the furnace. Differential thermal analysis data clearly demonstrated that the Curie point in the materials shifted toward lower temperatures with increased content of La substituted at the Ba site up to a critical concentration that varied with the sintering temperature. The obtained results suggest that the semiconducting-insulating transition for highly donor-doped BaTiO, was closely related to the incorporation of donor into the grains and to the resultant grain size, which were significantly affected by the sinterability of the BaTiO, starting powders and sintering conditions used.

Estudio del perfil de defectos y de las propiedades eléctricas de BaTiO₃ dopado con Nb y La

“…Por el contrario, en las muestras con un alto contenido de lantano se registró un pico bien definido en el valor de ε máximo, que se atribuye a la transición de fase tetragonal-cúbica. En este caso, se observa una ligera disminución en la temperatura de Curie del material que se halla asociada con el reemplazo de iones Ba 2+ por iones La 3+ (20). Asimismo, el bajo valor de la constante dieléctrica registrado en la muestra con 0.6% de La 2 O 3 debe relacionarse con el bajo grado de densificación presente en el material.…”

Response characteristics to reducing gases in BaTiO3-based thick films

“…Donor dopants have a higher valency than the substituted ions. The donordoped BaTiO 3 ceramics sintered in air or oxidizing atmosphere exhibit an anomalous increase in electrical resistivity near the ferroelectric Curie temperature (∼120 • C) [7][8][9][10]. This behavior, known as the positive temperature coefficient of resistivity (PTCR) effect, has been substantially investigated owing to the applications of thermistor devices such as TV screens, computer monitors, self-regulated heaters, and current suppressors [11][12][13][14][15].…”

Evolución Microestructural de Materiales Cerámicos de BaTiO₃ Dopados con Antimonio

“…Sin embargo, cuando la concentraci-n de elementos donores supera el valor indicado, el titanato de bario revierte su comportamiento al de un aislador (3). Este fen-meno ha sido asociado a la posible precipitaci-n de fases no conductoras, a efectos relacionados con tama-os de grano, a la compensaci-n de donores por vacantes cati-nicas o a la segregaci-n de dopantes hacia los bordes de grano (3,4). En la literatura, dicho fen--meno se conoce como Òanomal'a donoraÓ (5), y se sitoea la concentraci-n cr'tica de donor para el cual el BaTiO 3 es semiconductor alrededor del 0.3% mol de Me 2 O x (6).…”

“…Algunos autores consideran que esta concentraci-n cr'tica no depende del tipo de aditivo ni de la v'a para su introducci-n, sino que tiene relaci-n con el noemero de vacantes de bario que este dopante genera (5). Hanke y Schmelz sugieren que estas vacantes de bario frenan el crecimiento de grano del BaTiO 3 cuando han superado una concentraci-n cr'tica (4,5). En la literatura se ha propuesto que cuando el tama-o de grano del BaTiO 3 es del orden de 1µm se dificulta la nucleaci-n de dominios de 90¡, lo que podr'a estar relacionado con el retorno del material a un estado aislante para elevadas concentraciones de dopantes donores (4,5).…”

“…Hanke y Schmelz sugieren que estas vacantes de bario frenan el crecimiento de grano del BaTiO 3 cuando han superado una concentraci-n cr'tica (4,5). En la literatura se ha propuesto que cuando el tama-o de grano del BaTiO 3 es del orden de 1µm se dificulta la nucleaci-n de dominios de 90¡, lo que podr'a estar relacionado con el retorno del material a un estado aislante para elevadas concentraciones de dopantes donores (4,5). Sin embargo, recientemente (1) se ha puesto de manifiesto la trascendencia que la distribuci-n del dopante tiene sobre la microestructura final del material, y por lo tanto la importancia de considerar el procesamiento del material a la hora de establecer quŽ concentraci-n de dopante permite obtener una microestructura determinada.…”