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Erschienen in: Metallurgical and Materials Transactions A 9/2013

01.09.2013

Effect of Yttrium Doping in Barium Zirconium Titanate Ceramics: A Structural, Impedance, and Modulus Spectroscopy Study

verfasst von: Tanmaya Badapanda, Laécio Santos Cavalcante, Geraldo Eduardo da Luz Jr., Nouga Cardoso Batista, Shahid Anwar, Elson Longo

Erschienen in: Metallurgical and Materials Transactions A | Ausgabe 9/2013

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Abstract

In the current article, we studied the effect of yttrium [Y3+] ions’ substitution on the structure and electric behavior of barium zirconate titanate (BZT) ceramics with a general formula [Ba1−x Y2x/3](Zr0.25Ti0.75)O3 (BYZT) with [x = 0, 0.025, and 0.05] which were prepared by the solid-state reaction method. X-ray diffraction patterns indicate that these ceramics have a single phase with a perovskite-type cubic structure. Rietveld refinement data confirmed [BaO12], [ZrO6], [TiO6], and [YO6] clusters in the cubic lattice. The Y3+ ions’ effects on the electric conductivity behavior of BZT ceramics as a function of temperature and frequency are described, which are based on impedance spectroscopy analyses. The complex impedance plots display a double semicircle which highlights the influences of grain and grain boundary on the ceramics. Impedance analyses showed that the resistance decreased with the increasing temperature and resulted in a negative temperature coefficient of the resistance property in all compositions. Modulus plots represent a non-Debye-type dielectric relaxation which is related to the grain and grain boundary as well as temperature-dependent electric relaxation phenomenon and an enhancement in the mobility barrier by Y3+ ions. Moreover, the electric conductivity increases with the replacement of Ba2+ by Y3+ ions may be due to the rise in oxygen vacancies.

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Literatur
2.
Zurück zum Zitat Majan S, Thakur OP, Bhattacharya D, Sreenivas K (2009) J Am Ceram Soc 92:416.CrossRef Majan S, Thakur OP, Bhattacharya D, Sreenivas K (2009) J Am Ceram Soc 92:416.CrossRef
5.
Zurück zum Zitat Jiang XP, Zeng M, Chan HLW, Choy CL (2006) Mater Sci Eng A 438:198. Jiang XP, Zeng M, Chan HLW, Choy CL (2006) Mater Sci Eng A 438:198.
7.
9.
Zurück zum Zitat Badapanda T, Rout SK, Cavalcante LS, Sczancoski JC, Panigrahi S, Longo E, Siu MS (2009) J Phys D Appl Phys 42:175414.CrossRef Badapanda T, Rout SK, Cavalcante LS, Sczancoski JC, Panigrahi S, Longo E, Siu MS (2009) J Phys D Appl Phys 42:175414.CrossRef
10.
Zurück zum Zitat Ostos C, Mestres L, Martınez-Sarrion ML, Garcıa JE, Albareda A, Perez R (2009) Solid State Sci. 11:1016.CrossRef Ostos C, Mestres L, Martınez-Sarrion ML, Garcıa JE, Albareda A, Perez R (2009) Solid State Sci. 11:1016.CrossRef
11.
Zurück zum Zitat Kim HD, Song JT (2011) J Ceram Proc Res 12:322. Kim HD, Song JT (2011) J Ceram Proc Res 12:322.
12.
Zurück zum Zitat Mizuno Y, Okino Y, Chazono H, Kishi H (1998) Jpn J Appl Phys 37:5227.CrossRef Mizuno Y, Okino Y, Chazono H, Kishi H (1998) Jpn J Appl Phys 37:5227.CrossRef
13.
Zurück zum Zitat Kishi H, Kohzu N, Sugino J, Ohsato H, Iguchi Y, Okuda T (2001) J Eur Ceram Soc 21:1643.CrossRef Kishi H, Kohzu N, Sugino J, Ohsato H, Iguchi Y, Okuda T (2001) J Eur Ceram Soc 21:1643.CrossRef
14.
Zurück zum Zitat Kim CH, Park KJ, Yoon YJ, Hong MH, Hong JO, Hur KH (2008) J Eur Ceram Soc 28:1213.CrossRef Kim CH, Park KJ, Yoon YJ, Hong MH, Hong JO, Hur KH (2008) J Eur Ceram Soc 28:1213.CrossRef
15.
16.
Zurück zum Zitat Saito H, Chazono H, Kishi H, Yamaoka N (2001) Jpn J Appl Phys 30:2307.CrossRef Saito H, Chazono H, Kishi H, Yamaoka N (2001) Jpn J Appl Phys 30:2307.CrossRef
17.
Zurück zum Zitat Badapanda T, Rout SK, Cavalcante LS, Sczancoski JC, Panigrahi S, Sinha TP, Longo E (2010) Mater Chem Phys 121:147.CrossRef Badapanda T, Rout SK, Cavalcante LS, Sczancoski JC, Panigrahi S, Sinha TP, Longo E (2010) Mater Chem Phys 121:147.CrossRef
18.
Zurück zum Zitat Badapanda T, Rout SK, Panigrahi S, Sinha TP, Woo SI (2009) J Korean Phys. Soc. 55 (2009) 749.CrossRef Badapanda T, Rout SK, Panigrahi S, Sinha TP, Woo SI (2009) J Korean Phys. Soc. 55 (2009) 749.CrossRef
19.
Zurück zum Zitat Badapanda T, Rout SK, Panigrahi S, Sinha TP (2009) Curr Appl Phys 9:727.CrossRef Badapanda T, Rout SK, Panigrahi S, Sinha TP (2009) Curr Appl Phys 9:727.CrossRef
20.
21.
Zurück zum Zitat Yang WC, Hu CT, Lin IN (2002) Ferroelectrics. 270:135. Yang WC, Hu CT, Lin IN (2002) Ferroelectrics. 270:135.
22.
Zurück zum Zitat Bidault O, Goux P, Kchikech M, Belkaoumi M, Maglione M (1994) Phys Rev B 49:7868.CrossRef Bidault O, Goux P, Kchikech M, Belkaoumi M, Maglione M (1994) Phys Rev B 49:7868.CrossRef
23.
25.
Zurück zum Zitat Sczancoski JC, Cavalcante LS, Badapanda T, Rout SK, Panigrahi S, Mastelaro VR, Varela JA, Li MS, Longo E (2010) Solid State Sci 12:1160.CrossRef Sczancoski JC, Cavalcante LS, Badapanda T, Rout SK, Panigrahi S, Mastelaro VR, Varela JA, Li MS, Longo E (2010) Solid State Sci 12:1160.CrossRef
26.
Zurück zum Zitat Badapanda T, Senthil V, Rout SK, Cavalcante LS, Simoes AZ, Sinha TP, Panigrahi S, de Jesus MM, Longo E, Varela JA (2011) Curr Appl Phys 11:1282.CrossRef Badapanda T, Senthil V, Rout SK, Cavalcante LS, Simoes AZ, Sinha TP, Panigrahi S, de Jesus MM, Longo E, Varela JA (2011) Curr Appl Phys 11:1282.CrossRef
27.
Zurück zum Zitat Joseph J, Vimala TM, Raju J, Murthy VRK (1999) J Phys D Appl Phys. 32:1049.CrossRef Joseph J, Vimala TM, Raju J, Murthy VRK (1999) J Phys D Appl Phys. 32:1049.CrossRef
28.
29.
30.
Zurück zum Zitat L. Lutterotti, S. Matthies, and H.R. Wenk: MAUD: A friendly Java Program for Material Analysis Using Diffraction, IUCr: newsletter of the CPD, 1999, vol. 21, p. 14. L. Lutterotti, S. Matthies, and H.R. Wenk: MAUD: A friendly Java Program for Material Analysis Using Diffraction, IUCr: newsletter of the CPD, 1999, vol. 21, p. 14.
31.
Zurück zum Zitat Lutterotti L, Matthies S, Wenk HR, Schultz AJ, Richardson J (1997) J Appl Phys 81:594.CrossRef Lutterotti L, Matthies S, Wenk HR, Schultz AJ, Richardson J (1997) J Appl Phys 81:594.CrossRef
32.
Zurück zum Zitat Cont L, Chateigner D, Lutterotti L, Ricote J, Calzada ML, Mendiola J (2002) Ferroelectrics. 267:323.CrossRef Cont L, Chateigner D, Lutterotti L, Ricote J, Calzada ML, Mendiola J (2002) Ferroelectrics. 267:323.CrossRef
33.
Zurück zum Zitat Lutterotti L, VoLtoLini M, Wenk HR, Bandyopadhyay K, Vanorio T (2010) Am Mineral 95:98.CrossRef Lutterotti L, VoLtoLini M, Wenk HR, Bandyopadhyay K, Vanorio T (2010) Am Mineral 95:98.CrossRef
34.
Zurück zum Zitat Will G. Powder Diffraction The Rietveld Method and the Two Stage Method to Determine and Refine Crystal Structures from Powder Diffraction Data, Springer, Berlin, 2006, p. 44. Will G. Powder Diffraction The Rietveld Method and the Two Stage Method to Determine and Refine Crystal Structures from Powder Diffraction Data, Springer, Berlin, 2006, p. 44.
35.
Zurück zum Zitat Huang HH, Chiu HH, Wu NC, Wang MC (2008) Metall. Mater. Trans. 39A:3276.CrossRef Huang HH, Chiu HH, Wu NC, Wang MC (2008) Metall. Mater. Trans. 39A:3276.CrossRef
38.
40.
41.
Zurück zum Zitat Petkov P, Iliev I, Petkova T, Vassilev V (2003) J Optoelectron Adv Mater 5:521. Petkov P, Iliev I, Petkova T, Vassilev V (2003) J Optoelectron Adv Mater 5:521.
43.
Zurück zum Zitat Lasia A: in Modern Aspects of Electrochemistry, vol. 32, B.E. Conway, J.O.M. Bockris and R.E. White, Kluwer Academic Plenum Publishers, New York, 1999, p. 143. Lasia A: in Modern Aspects of Electrochemistry, vol. 32, B.E. Conway, J.O.M. Bockris and R.E. White, Kluwer Academic Plenum Publishers, New York, 1999, p. 143.
44.
Zurück zum Zitat Guillodo M, Fouletier J, Dessemond L, Del Gallo P (2001) J Eur Ceram Soc 21:2331.CrossRef Guillodo M, Fouletier J, Dessemond L, Del Gallo P (2001) J Eur Ceram Soc 21:2331.CrossRef
49.
Zurück zum Zitat Sagar R, Hudge P, Madolappa S, Kumbharkhane AC, Raibagkar RL (2012) J Alloys Compd 537:197.CrossRef Sagar R, Hudge P, Madolappa S, Kumbharkhane AC, Raibagkar RL (2012) J Alloys Compd 537:197.CrossRef
50.
Zurück zum Zitat Macdonald JR: Impedance Spectroscopy: Emphasizing Solid State Material and Sytems, Wiley, New York, 1987. Macdonald JR: Impedance Spectroscopy: Emphasizing Solid State Material and Sytems, Wiley, New York, 1987.
51.
Zurück zum Zitat Macedo PB, Moynihan CT, Bose R (1972) Phys Chem Glasses 13:171. Macedo PB, Moynihan CT, Bose R (1972) Phys Chem Glasses 13:171.
Metadaten
Titel
Effect of Yttrium Doping in Barium Zirconium Titanate Ceramics: A Structural, Impedance, and Modulus Spectroscopy Study
verfasst von
Tanmaya Badapanda
Laécio Santos Cavalcante
Geraldo Eduardo da Luz Jr.
Nouga Cardoso Batista
Shahid Anwar
Elson Longo
Publikationsdatum
01.09.2013
Verlag
Springer US
Erschienen in
Metallurgical and Materials Transactions A / Ausgabe 9/2013
Print ISSN: 1073-5623
Elektronische ISSN: 1543-1940
DOI
https://doi.org/10.1007/s11661-013-1770-3

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