Физико-химические свойства материалов систем (Ba₁₋ₓLnₓ)TiO₃ (Ln — Y, La, Nd, Sm)

Abstract

Представлены результаты исследования физико-химических свойств сегнетоэлектрической-полупроводниковой керамики на основе метатитаната бария (Ba₁₋ₓLnₓ)TiO₃, где барий частично замещается редкоземельными элементами (Ln — Y, La, Nd, Sm). Методом комплексного импеданса исследованы зависимости сопротивления зерна, внешнего слоя и границ зерен керамики от природы и концентрации редкоземельных элементов (РЗЭ). Установлено, что в иттрийсодержащей керамике основной вклад в эффект положительного температурного коэффициента сопротивления (ПТКС) дают электрофизические свойства границ зерна. В то же время в лантан-, самарий- и неодимсодержащей керамике он обусловлен электрофизическими свойствамикак границы зерна, так и внешнего слоя. Повышение степени замещения ионов бария ионами РЗЭ в исследованной области концентраций приводит к понижению величины потенциального барьера на границе зерен и, соответственно, к увеличению варисторного эффекта.

Представлено результати дослідження фізико-хімічних властивостей сегнетоелектричної-напівпровідникової кераміки на основі метатитанату барію (Ba₁₋ₓLnₓ)TiO₃, де барій частково заміщений рідкісноземельними елементами (Ln — Y, La, Nd, Sm). Методом комплексного імпедансу досліджено залежності опору зерна, зовнішнього шару та границь зерен кераміки від природи і концентрації рідкісноземельних елементів (РЗЕ). Встановлено, що в ітрієвмісній кераміці основний вклад в ефект позитивного температурного коефіцієнту опору (ПТКО) дають електрофізичні властивості границь зерна. В той же час в лантан-, самарій- та неодімвмісній кераміці помітний вклад в ефект ПТКО дають електрофізичні властивості як границь зерен, так і зовнішніх шарів зерен. Підвищення ступеня заміщення йонів барію йонами РЗЕ приводить до зниження величини потенційного бар’єру на границі зерен і, відповідно, збільшення варисторного ефекту.

Electrophysical proper ties of ferroelectricsemiconductor ceramics based on barium titanate, (Ba₁₋ₓLnₓ)TiO₃, where rare-earth elements (Ln = Y, La, Nd, Sm) partially substituted for barium, have been investigated. Resistances of grains, outer layers and grain boundaries of ceramics as a function of nature and concentration of rare-earth elements (REE) have been studied using method of complex impedance analysis. It has been determined that in yttrium-containing ceramics, the electrophysical properties of grain boundaries give the main contr ibut ion to the effect of positive temperature coefficient of resistivity (PTCR). At the same time, in lanthanum-, samarium- and neodymiumcontaining ceramics, the electrophysical properties of both grain boundaries and outer layers of grains give the notable contribution in PTCR effect. The increase in degree of substitution of REE for barium decreases the value of potential barrier at grain boundaries and, as a result, increases the value of varistor effect.