Y₂O₃ ДОПИРЛЕНГЕН CaTiO₃ ФЕРРОЭЛЕКТРЛІК КЕРАМИКАЛАРЫНЫҢ ФАЗАЛЫҚ ҚҰРАМНЫҢ ВАРИАЦИЯСЫНЫҢ ДИЭЛЕКТРЛІК ҚАСИЕТТЕРІНЕ ӘСЕРІН ЗЕРТТЕУ

Фазалық құрамның вариациясының ферроэлектрлік керамиканың диэлектрлік сипаттамаларына әсерінің өзара байланысын зерттеу, ең маңызды іргелі сұрақтардың бірі болып табылады, оның жауабы микроэлектрондық қосымшаларда ферроэлектриктерді қолдану және баламалы энергия көздерін (қатты оксидті отын элементтері) құру әлеуетін анықтауға мүмкіндік береді. Бұл зерттеудің мақсаты – Y₂O₃ допантының фазалық түзілу процестеріне және синтезделген кальций титанаты ферроэлектрлік керамикаларының қасиеттеріне әсерін зерттеу, сонымен қатар керамиканың диэлектрлік қасиеттерінің өзгеруіне қоспа фазаларының пайда болуының әсерін анықтау. Рентгендік фазалық талдау деректеріне сәйкес концентрациясы 0,15 мольден жоғары Y₂O₃ қосылуы құрылымда CaY₂O₄ орторомбиялық фазасының керамикасының пайда болуына әкелетіні анықталды, оның салмақтық үлесі допант концентрациясының жоғарылауымен артады. Допант концентрациясының вариациясындағы меншікті электр өткізгіштігінің (σ_DC) тәуелділігін талдау σ_DC максималды мәніне допанттың 0,05 моль концентрациясында қол жеткізілетінін көрсетті, бұл тұрақтандырғыш ретінде әрекет ететін иттрий оксидін қосу әсеріне, сондай-ақ құрылымдағы қоспа донорлық өткізгіштіктің қалыптасуына байланысты құрылымдық ретке келтіруге әкеледі. Бұл ретте диэлектрлік сипаттамалардың өзгеруінің белгіленген тәуелділіктері фазалық құрамның өзгеруімен сәйкес келеді, ал Y3+ түрінде донорлық қоспаны енгізуге байланысты заряд тасымалдаушылардың концентрациясының артуы керамикада көлемдік зарядтау поляризациясының пайда болуына әкеледі.

1. Karban O. V. et al. Effect of ultrasonic vibration on the structure and composition of the interface regions in Ва– W–Ti–O ceramics // Ceramics International. – 2013. – Vol. 39. – No. 1. – P. 497–502.

2. Li Z. et al. Sodium lithium niobate lead-free piezoceramics for high-power applications: Fundamental, progress, and perspective // Journal of Advanced Ceramics. – 2023. – Vol. 12. – No. 1. – P. 1–23.

3. Semenov A. et al. Mn-doped BaTiO3 ceramics: Thermal and electrical properties for multicaloric applications // Materials. – 2019. – Vol. 12. – No. 21. – P. 3592.

4. Ji Q. et al. The role of oxygen vacancies of ABO3 perovskite oxides in the oxygen reduction reaction // Energy & Environmental Science. – 2020. – Vol. 13. – No. 5. – P. 1408–1428.

5. Sando D. Strain and orientation engineering in ABO3 perovskite oxide thin films // Journal of Physics: Condensed Matter. – 2022. – Vol. 34. – No. 15. – P. 153001.

6. Xu P. et al. Search for ABO3 type ferroelectric perovskites with targeted multi-properties by machine learning strategies // Journal of chemical information and modeling. – 2021. – Vol. 62. – No. 21. – P. 5038–5049.

7. Peña M. A., Fierro J. L. G. Chemical structures and performance of perovskite oxides //Chemical reviews. – 2001. – Vol. 101. – No. 7. – P. 1981–2018.

8. Athayde D. D. et al. Review of perovskite ceramic synthesis and membrane preparation methods // Ceramics International. – 2016. – Vol. 42. – No. 6. – P. 6555–6571.

9. Ye X. et al. Emergent physical properties of perovskitetype oxides prepared under high pressure // Dalton Transactions. – 2022. – Vol. 51. – No. 5. – P. 1745–1753.

10. De Souza R. A. Transport properties of dislocations in SrTiO3 and other perovskites // Current Opinion in Solid State and Materials Science. – 2021. – Vol. 25. – No. 4. – P. 100923.

11. Vailionis A. et al. Misfit strain accommodation in epitaxial ABO3 perovskites: Lattice rotations and lattice modulations // Physical Review B. – 2011. – Vol. 83. – No. 6. – P. 064101.

12. Ge W. et al. Lead-free and lead-based ABO3 perovskite relaxors with mixed-valence A-site and B-site disorder: Comparative neutron scattering structural study of (Na1/2Bi1/2)TiO3 and Pb(Mg1/3Nb2/3)O3 // Physical Review B. – 2013. – Vol. 88. – No. 17. – P. 174115.

13. Karakozov B. K. et al. Study of phase transformation dynamics, structural and optical properties of ferroelectric SrTiO3 ceramics // Optical Materials. – 2021. – Vol. 121. – P. 111625.

14. Karakozov B. K. et al. Solid-phase synthesis and study of the structural, optical, and photocatalytic properties of the ATiO3, A= Ca, Sr, Ba ceramic // Journal of Materials Science: Materials in Electronics. – 2021. – Vol. 32. – No. 19. – P. 24436–24445.

15. Zdorovets M. V. et al. Synthesis, Properties and Photocatalytic Activity of CaTiO3-Based Ceramics Doped with Lanthanum // Nanomaterials. – 2022. – Vol. 12. – No. 13. – P. 2241.

16. Zhao M., Pan W. Effect of lattice defects on thermal conductivity of Ti-doped, Y2O3-stabilized ZrO2 // Acta materialia. – 2013. – Vol. 61. – No. 14. – P. 5496–5503.

17. Guo H. et al. Cold sintering process for 8 mol% Y2O3stabilized ZrO2 ceramics // Journal of the European Ceramic Society. – 2017. – Vol. 37. – No. 5. – P. 2303–2308.

18. Bovtun V. et al. Structure of the dielectric spectrum of relaxor ferroelectrics // Journal of the European Ceramic Society. – 2001. – Vol. 21. – No. 10–11. – P. 1307–1311.

19. Yoon M. S., Ur S. C. Effects of A-site Ca and B-site Zr substitution on dielectric properties and microstructure in tin-doped BaTiO3–CaTiO3 composites // Ceramics International. – 2008. – Vol. 34. – No. 8. – P. 1941–1948.

20. Zaman A. et al. Effect of Zr4+ on the structural and microwave dielectric properties of CaTiO3 ceramics // Ferroelectrics. – 2021. – Vol. 577. – No. 1. – P. 143–152.

21. Neirman S., Burn I. Dielectric properties of polycrystalline CaTiO3 doped with yttrium oxide // Journal of materials science. – 1984. – Vol. 19. – P. 737–744.

22. Kotnala R. K. et al. Investigation of structural, dielectric, and magnetic properties of hard and soft mixed ferrite composites // Journal of Applied Physics. – 2012. – Vol. 112. – No. 5. – P. 1-10.

23. Gurevich V. L., Tagantsev A. K. Intrinsic dielectric loss in crystals // Advances in Physics. – 1991. – Vol. 40. – No. 6. – P. 719–767.

24. Macdonald, J. Ross; Barsoukov E., eds. Impedance spectroscopy: theory, experiment, and applications. // John Wiley & Sons. 2018. – P. 1–100.

25. Ferreira V. M. et al. DiC12: Magnesium titanate microwave dielectric ceramics //Ferroelectrics. – 1992. – Vol. 133. – No. 1. – P. 127–132.