Вплив хімічного складу на електрофізичні властивості твердих розчинів Ba1–xLnxТ1–x/4O3 (Ln — La, Nd)

Abstract

У концентраційній області 0.05 ≤ x ≤ 0.07 встановлено існування твердих розчинів Ba1–xLnxTi1–x /4O3 (Ln = La, Nd), в яких часткове заміщення йонів барію йонами р.з.е. супроводжується утворенням структурних вакансій у підгратці титану. При цьому спостерігається зменшення об’єму елементарної комірки та ступеня тетрагональності структури перовскіту. В області існування твердих розчинів Ba1–xLnxTi1–x/4O3 із збільшенням ступеня заміщення (x) спостерігається зниження температури фазового переходу та зростання максимальної величини діелектричної проникності (εmax). При 0.05 ≤ x ≤ 0.07 незалежно від йона р.з.е. перехід у спонтанно поляризований стан відбувається нижче кімнатної температури. При цьому синтезовані матеріали демонструють рекордно високу величину діелектричної проникності ε ≈ 12000—16000 (на частоті 1 МГц) та незначні діелектричні втрати — tgδ ≈ 2—4×10^–1.

Исследована структура и свойства твердых растворов Ba1–xLnxTi1–x /4O3 (Ln = La, Nd) при 0.05 ≤ £ x ≤ 0.07. Установлено уменьшение объема элементарной ячейки и степени тетрагональности с ростом x. Показано, что увеличение степени замещения приводит к смещению фазового перехода в область более низких температур. Это сопровождается увеличением максимального значения диэлектрической проницаемости (emax) вблизи фазового перехода. При 0.05 ≤ x ≤ 0.07 независимо от типа р.з.э. переход в спонтанно-поляризованное состояние наблюдается ниже комнатной температуры. В параэлектрической области синтезированные материалы демонстрируют высокие значения диэлектрической проницаемости (ε ≈ 12000—16000 на частоте 1 МГц) и незначительные диэлектрические потери (tgδ ≈ 2—4×10^–1).

Structure and properties of solid solutions Ba1–xLnxTi1–x/4O3 (Ln = La, Nd) have been investigated at 0.05 ≤ x ≤ 0.07. Both the unit cell volume and tetragonality factor have been found to decrease with x. An increase in the substitution degree was shown to shift the phase transition towards lower temperatures. This is accompanied by increasing maximum value of permittivity (εmax ) in the vicinity of the phase transition. When 0.05 ≤ x ≤ 0.07 regardless of the rare-earth element the transition to spontaneously polarized state is observed below the room temperature. In the paraelectric state the synthesized materials demonstrate high values of permittivity (ε ≈ 12000—16000 at the frequency of 1 MHz) and low dielectric loss ( tgδ ≈ 2—4×10^–1).