BaTiO3 esaslı seramiklere çeşitli oksit ilavelerinin elektriksel özellikler üzerine etkisi
The effect of various oxides on the electrical properties of BaTiO3 based ceramics
- Tez No: 488412
- Danışmanlar: PROF. DR. UĞUR ŞEN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2018
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Sakarya Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 168
Özet
Tipik bir ABO3 perovskit tipi yapı malzemesi olan BaTiO3, piezoelektrik bileşenlerin en fonksiyonel materyalleri olarak teknolojide karşımıza çıkmaktadır. Baryum titanat (BaTiO3, BT) ve baryum zirkonyum titanat (BaZrxTi1-xO3, BZT) gibi perovskit yapılı metal oksit seramikler, eşsiz ferroelektrik, piroelektrik ve piezoelektrik özelliklerinden yararlanılan çeşitli elektronik uygulamalarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Ayrıca baryum titanyum zirkonat seramikler çok kararlı yapıları ve yüksek voltajlara karşı yüksek yalıtım özelliklerinden dolayı dinamik rasgele erişimli bellek (DRAM) ve mikro-elektro mekanik sistem (MEMS) uygulamaları için son derece umut verici ve kullanışlı bir malzemedir. Yapılan bu tez çalışmasında (BaZrxTi1-xO3) esaslı dielektriksel seramikler 0 ≤ x ≤ 1.00 bileşim aralıklarında üretilmiştir. Bor oksit (B2O3) katkısı (BaZrxTi1-xO3) seramiklere sinterleme prosesine yardımcı bir oksit ilavesi olarak eklenmiş ve tek fazlı BT ve BZT dielektriksel seramiklerin üretimi klasik katı-katı hal reaksiyonu yoluyla gerçekleştirilmiştir. Üretilen seramiklerin ilave edilen farklı oranlardaki ZrO2 ve yapılan B2O3 ilavesine bağlı olarak mikroyapısal karakterizasyonu, yüzey morfolojisi ve kristal yapılarındaki değişiklikler SEM, FEG-SEM ve XRD analizleri yapılarak araştırılmıştır. Elde edilen (BaZrxTi1-xO3) dielektrik seramiklerin oda sıcaklığındaki X-ışınları analizlerinden tek fazlı perovskit yapıda olduğu tespit edilmiştir. Sitokiyometrik olarak belirlenen kompozisyonlarda karıştırılan seramik tozlarının tane boyut dağılımı BET analizi ile gerçekleştirilmiştir. Başlangıç seramik tozlarının DSC ve TGA analizleri (BaZrxTi1-xO3) seramiklerin reaksiyon mekanizmalarını tanımlayan gerçekçi bir yaklaşım önermek için kullanılmıştır. Üretilen seramik malzemelerin karakteristik özellikleri Raman spektrumları yardımı ile araştırılmıştır. (BaZrxTi1-xO3) seramik malzemelerin frekansa bağlı olarak ölçülen dielektriksel davranışları incelenmiştir. Tayin edilen dielektriksel sabit ve dielektriksel kayıpların belirlenmesi için yapılan tüm ölçümler oda sıcaklığında 1kHz-1Mhz aralığında gerçekleştirilmiştir. (BaZrxTi1-xO3) seramiklerin elektriksel özelliklerinin, sinterleme sıcaklığına, ilave edilen katkı maddelerinin oranına bağlı olarak değiştiği gözlenmiştir. Sonuç olarak yapılan tez çalışmasında elde edilen deneysel sonuçlar literatür ile karşılaştırılmalı olarak tartışılmış ve ileride yapılacak olan benzer çalışmalara yol göstermesi açısından farklı fikirler önerilmiştir.
Özet (Çeviri)
BaTiO3, as a typical ABO3 perovskite-type structural material, was the major piezoelectric component of functional materials. Metal oxide with perovskite structure such as barium titanate (BaTiO3, BT) and barium zirconate titanate (BaZrxTi1-xO3), BZT) are widely used in various electronic applications that take advantage of their unique ferroelectric, pyroelectric and piezoelectric properties. High permittivity barium zirconate titanate (BZT) is often used for dielectrics in commercial multilayer ceramic capacitors, actuators applications, and is a highly promising material for dynamic random access memory (DRAM) and microelectromechanical system (MEMS) applications due to its very stable, high insulating characteristic against voltage. Especially, the material is promising for environmental friendly application in compared to lead (Pb) based compositions. In this thesis, we have studied structure-property correlation of the various Ba(ZrxTi1-x)O3 has been developed in the composition range 0 ≤ x ≤ 1. Boron oxide (B2O3) was doped as a sintering aid into the (BaZrxTi1-xO3) ceramics and single phase BT and BZT ceramics were produced. (BaZrxTi1-xO3) (BZT) ceramics of the several compositions have been prepared by convention solid state synthesis route. All the BZT compositions were verified to be single-phase perovskite by studying the room temperature XRD behavior of these compositions. The morphology, microstructure and crystal structure were investigated by SEM, and XRD. The BET analyses of the milled ceramic powder was done and thermal analysis of DSC and TGA have been used to propose a realistic approach describing the reaction mechanism of Ba(Ti1-xZrx)O3 ceramics. The local structure of the BZT ceramics has been investigated by Raman spectra. Frequency dependency dielectric behaviors of the (BaZrxTi1-xO3) compositions have been studied. The relative permittivity and the dielectric loss measured at room temperature at 1kHz to 1 Mhz. It has been observed that the electrical properties change depending on the sintering temperature, the density and the ratio of the additives. Finally, future aspects of experimental studies on present experimental result are proposed. To get more information on the studied materials for practical application, further extension of experimental work are also proposed.
Benzer Tezler
- Baryum titanat esaslı seramiklerin nemli ortamdaki elektriksel özelliklerine boşluk oluşturan bazı katkıların etkisi
The effects of pore-forming agents on electrical behaviour of barium titanate based ceramics under humid environment
BURCU ERTUĞ
Doktora
Türkçe
2008
Bilim ve Teknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. A. OKAN ADDEMİR
- KNNS-BNW seramiklerin ZnO katkısına bağlı olarak dielektrik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of dielectric properties of KNNS-BNW ceramics depending on ZnO additive
FATMA HAZAL BABAÖZÜ
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Metalurji MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞADUMAN ŞEN
- Kristalografik dokuya sahip BiScO3–PbTiO3 esaslı yüksek sıcaklık piezoelektrik seramiklerin şablonlu tane büyümesi yöntemi ile üretilmesi ve karakterizasyonları
Fabrication and characterization of crystallographically textured BiScO3–PbTiO3 based high temperature piezoelectric ceramics prepared by templated grain growth method
SELVA ASTAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Metalurji MühendisliğiSivas Cumhuriyet ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ERDEM AKÇA
- Preparation and characterization of microstructurally engineered textured 0.9PMN-0.1PT piezoelectric ceramics
0.9PMN-0.1PT dokulu piezoelektrik seramiklerinin üretimi ve karakterizasyonu
YUSUF KILIÇ
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Metalurji MühendisliğiGebze Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EBRU MENŞUR ALKOY
- Kritik faz noktalarına sahip farklı ca ve zr içeriklerinde baryum titanat esaslı ferroelektrik seramik kompozisyonların dokulu üretimi ve karakterizasyonu
Textured production and characterization of barium titanate based ferroelectric ceramic compositions with critical phase points in different ca and zr contents
GÖZDE TOPRAK SÖZEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Bilim ve TeknolojiGebze Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EBRU MENŞUR ALKOY