Effect of ionic radius of A-site dopants on the phase transition temperature and crystal structure of bismuth ferrite
A-konumuna giren katkıların iyon yarıçaplarının bizmut ferrit'in faz geçiş sıcaklığı ve kristal yapısına etkisi
- Tez No: 389507
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. İBRAHİM BURÇ MISIRLIOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mühendislik Bilimleri, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2014
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 70
Özet
Ferroik malzemeler çoğu zaman yeni işlevselliklerin kazanımı veya mevcut özelliklerin iyileştirilmesi amacı ile katkılandırılırlar ancak bunun sonucunda latiste katkı elementlerinin etrafında bölgesel deformasyonlar oluşması kaçınılmazdır. Bu tezde A-konumu katkılandırmasının sol-jel metodu ile sentezlenmiş Bi1-xAxFeO3 (A: Gd, Sm, La) tozlarının faz geçiş sıcaklıklarına etkisini katkı elementi türü ve miktarına göre değişimini rapor etmekteyiz. Belirli bir katkı oranı için yapı ve geçiş sıcaklıkları arasındaki ilişkinin katkı elementinin iyon yarıçapına net şekilde bağlı olduğunu ortaya koymanın yanısıra elde edilen bulgular katkı iyonları etrafında homojen olmayan latis deformasyonlarının güçlü etkisini ortaya koymuştur. Katkılandırma sonucu BiFeO3 tozlarının geçiş sıcaklığını azalmakta olduğu diferensiyel termal analiz ile tespit edilmiştir ve bu azalma küçük katkı iyonlarının varlığında daha şiddetli olmaktadır. Bu davranışın, Sm ve Gd ile katkılandırılmış tozlarda yapılan XRD ve Raman spektrometresi analizlerinden de anlaşıldığı üzere, tozlardaki bazı tanelerin hacimsel rombohedralden daha yüksek simetriye sahip yapılara geçiş ile eşzamanlı olduğu gözlemlenmiş, La katkılı tozlarda ise minimal seviyede olduğu dikkati çekmiştir. Sonuçlar katkılı tozlarda miktarı güçlü şekilde katkı iyon yarıçapına bağlı faz karışımları oluştuğuna işaret etmektedir. Bunun dışında katkı iyon yarıçapı ile faz karışımının geçiş sıcaklığındaki düşüş şiddeti arasında da doğrudan bir bağıntı gözlemlenmiştir. Çalışmadaki sol-jel tozlarının homojen olmayan faz geçişi davranışını açıklamak için özellikle Sm ve Gd katkılı BiFeO3 tozlarda katkı iyonlarının etrafında oluşan yapısal deformasyonun yol açtığı kutuplaşma farklılıkları ve buna bağlı oluşan iç elektrik alanların etkisini temel alan bir mekanizma öne sürülmüştür. Sonuç olarak faz geçiş sıcaklığının güçlü ve net şekilde katkı iyon yarıçapına bağlı olması, katkı sonucu kaybolmaya yüz tutan Bi+3'teki stereokimyasal aktivitenin gözlemlenen dramatik değişimleri açıklamak için yetersiz olduğunu da göstermektedir.
Özet (Çeviri)
Doping of ferroics is often intended to generate new functionalities or enhance the already existing properties but it comes at the expense of local structural distortions around dopants in the lattice. We have reported on the effect of A-site doping and their effect on the phase transition temperatures of sol-gel synthesized Bi1-xAxFeO3 (A: Gd, Sm, La) powders as a function of dopant type and concentration. A clear direct correlation between structural parameters and transition temperatures was noted as a function of ionic radii of dopants for any given concentration, implying the effect of inhomogeneous lattice strains around dopants. There is a dramatic reduction in the phase transition temperatures of BiFeO3 upon doping determined with differential thermal analyses. This is accompanied by a partial volume of the grains gradually shifting from the bulk rhombohedral towards a higher symmetry one evidenced by X-ray diffraction and Raman Spectroscopy for Sm and Gd doped powders while this effect is minimal in La doped powders. We find that a phase mixture forms in powders whose fraction is a strong function of dopant radius for a given concentration. Moreover, there is a direct correlation between the ionic radius and the extent of reduction in the transition temperature of the polar phase in the mixture for a given dopant concentration. We suggest a mechanism to explain the inhomogeneous nature of the transition of the sol-gel synthesized powders where the dramatic reduction in the transition temperatures of Sm and Gd doped BiFeO3 is due to local lattice strains around unit cells containing dopant ions that create gradients in polarization leading to internal depolarizing fields, possibly stabilizing non-polar phases. We conclude that local disappearance of stereochemical activity of Bi+3 due to lone pairs is not sufficient to explain dramatic changes in phase transition temperatures because of strong dependence on ionic radii of dopants.
Benzer Tezler
- Bor katkılı kurşunsuz piezoelektriklerde akseptör ilavesinin depolarizasyon davranışına etkileri
Effects of acceptor addition in boron doped lead-free piezoelectrics on depolarization behavior
SAMET ABBAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Metalurji MühendisliğiAfyon Kocatepe ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. METİN ÖZGÜL
- Thermoelectric Properties of SrTiO3 Based Oxidesthrough A-site Modifications
Başlık çevirisi yok
DURSUN EKREN
- Refrakter tipli gümüş cevherinden halojen liçi ile gümüş kazanımı
Silver recovery from refractory type silver ore with halogen leaching
ÖMER CANIEREN
Doktora
Türkçe
2021
Maden Mühendisliği ve MadencilikKütahya Dumlupınar ÜniversitesiMaden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CENGİZ KARAGÜZEL
PROF. DR. AHMET AYDIN
- Düz cam yüzeylerine sprey piroliz yöntemi ile C03-x-yCrxFeyO4 güneş kontrol kaplamalarının kaplanması ve karakterizasyonu
Characterization of spray pyrolysed C03-x-yCrxFeyO4 solar control coatings on float glass
ERDEM ARPAT
Yüksek Lisans
Türkçe
2003
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA ÜRGEN
PROF. DR. FATMA TEPEHAN
