Síntesis y caracterización de BaTiO₃ dopado con Nb⁵⁺ mediante el mecanismo BaTi_1-5xNb_4xO₃

 

F. R. Bamentos-Hernández*, A. Arenas-Flores, E. Cardoso-Legorreta

 

Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo, Área Académica de Ciencias de la Tierra y Materiales Carretera Pachuca-Tulancingo Km. 4.5, C.P. 42184, Mineral de la Reforma, Hidalgo, México. *frbh68@hotmail.com.

 

Recibido: 14 de diciembre de 2009;
Aceptado: 3 de agosto de 2010

 

Resumen

Se investigó el efecto del dopaje de Nb⁵⁺ en el sitio B de la estructura tipo perovskita del BaTiO₃, mediante el mecanismo BaTi_1-5xNb_4xO₃; con x=0.5, 4.0, 8.0, 20 y 25% Nb⁵⁺. Los polvos se prepararon mediante la ruta en estado sólido, moliéndose en recipientes de PET con bola de alúmina durante 3 horas. Éstos polvos se recuperaron mediante filtrado, y se decarbonataron a 1000 °C durante 5 horas. Posteriormente se sintetizaron a diferentes temperaturas hasta 1500°C. Los polvos sinterizados a la máxima temperatura se compactaron uniaxialmente en frío, hasta obtener pellets de aproximadamente 10 mm de diámetro; los cuales se volvieron a sinterizar a 1500°C durante 5 horas en aire; caracterizándose por microscopia electrónica de barrido (MEB), difracción de rayos X (DRX) y mediciones eléctricas. El principal objetivo es calcular sus valores de permitividad para su posible aplicación en capacitores.

Palabras clave: Titanato de bario; Perovskita; Ferroeléctrico; Paraeléctrico; Dopante; Pellet.

 

Abstract

We investigated the effect of doping of Nb⁵⁺ in the B site of perovskite structure of BaTiO₃ through the mechanism BaTi_1-5xNb_4xO₃; with x=0.5, 4.0, 8.0, 20 and 25% Nb⁵⁺. The powders were prepared by the solid state route in PET containers with alumina ball mill for 3 hours, recovered by filtration and were carried a complete decarbonation at 1000 °C for 5 hours. Subsequently sintered at different temperatures up to 1500 °C. The sintered powders were uniaxially pressed to obtain pellets of approximately 10 mm in diameter; which were sintered at 1500 °C for 5 hours in air; characterized by scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD) and electrical measurements. The main objective is to estimate values of permittivity for possible application in capacitors.

Keywords: Barium Titanate, Perovskite; Ferroelectric; paraelectric; dopant; Pellet.

 

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Referencias

[1] . G. H. Haertling; J. Am. Ceram. Soc., 82, 797 (1999).         [ Links ]

[2]. L. E. Cross and R. E. Newnham; Volume III, Int. J. High Technol. Ceram. (1987).         [ Links ]

[3]. A. Feteira, D. C. Sinclair, I. M. Reaney, Y. Somiya and M. T. Lanagan; J. Am. Ceram. Soc., 87, 1082 (2004).         [ Links ]

[4]. S. B. Deshpande, H. S. Potdar, M. M. Patil, V. V. Deshpande, and Y. B. Khollam; J. Ind. Eng. Chem., 12, 484 (2006).         [ Links ]

[5]. Combinatorial Materials Synthesis, X. D. Xiang and I. Takeuchi (Marcel Dekker, 2003).         [ Links ]

[6]. M. T. Sebastian, Dielectric Materials for Wireless Communication, 1st Ed. (Elsevier, 2008).         [ Links ]

[7]. Ceramics Materials, Science and Engineering, C. B. Carter and M. G. Norton (Springer, 2007).         [ Links ]

[8]. K. C. Kao, Dielectric Phenomena in Solids, 1st Ed. (Elsevier Academic Press, 2004).         [ Links ]

[9]. D. F. K. Hennings, S. Schreinemacher and H. Schreinemacher; J. Am. Ceram. Soc., 84, 2777 (2001).         [ Links ]

[10]. O. G. Gromov, A. P. Kuzmin, G. B. Kunshina, E. P. Lokshin and V. T. Kalinnikov; Inorganic Materials, 42, 176 (2006).         [ Links ]

[11] . J. A. Lewis; J. Am. Ceram. Soc., 83, 2341 (2000).         [ Links ]

[12]. B. W. Lee and G. S. Choi; J. Ceram. Process. Res., 4, 151 (2003).         [ Links ]

[13]. B. D. Stojacovic, A. Z. Simoes, C. O. Paiva-Santos, C. Jovalevic, V. V. Mitic and J. A. Varela; J. Eur. Ceram. Soc., 25, 1985 (2005).         [ Links ]

[14]. Y. Tsur, T. D. Dunbar and C. A. Randall; J. Electroceram., 7, 25 (2001).         [ Links ]

[15]. N. Vittayakorn; J. App. Sci. Res., 2, 1319 (2006).         [ Links ]

[16]. H. M. Chan, M. P. Harmer and D. M. Smyth, J. Am. Ceram. Soc., 69, 507 (1986).         [ Links ]

[17]. Z. V. Nava, S. G. Fritsch, Ch. Tenailleau, T. Lebey, B. Durand and J. Y. Chane-Ching, J. Electroceram., 22, 238 (2009).         [ Links ]

[18]. L. Huang, Z. Chen, J. D. Wilson, S. Banerjee, R. D. Robinson, I. P. Herman, R. Laibowitz and S. O'Brien; J. Appl. Phys., 100, 034316, (2006).         [ Links ]

[19]. M. Rössel, H. R. Höche, H. S. Leipner, D. Völtzke, H. P. Abicht, O. Hollricher, J. Müller and S. Gablenz; Anal Bioanal Chem 380, 157 (2004).         [ Links ]

[20]. J. S. Chun, N. M. Hwang and D. Y. Kim; J. Am. Ceram. Soc., 87, 1779 (2004).         [ Links ]

[21]. M. Drofenik, D. Makovec, I. Zajc and H. T. Langhammer; J. Am. Ceram. Soc., 85, 653 (2002).         [ Links ]