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Erschienen in: Journal of Electroceramics 4/2015

29.01.2015

Electrical properties, thermopower and Mössbauer spectroscopy of rutile-type relaxor ferroelectric-like Fe0.9 W0.1TiMO6 (M = Ta,Nb) ceramics

verfasst von: K. Th. Fehr, A. Günther, R. Hochleitner, E. Schmidbauer

Erschienen in: Journal of Electroceramics | Ausgabe 4/2015

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Abstract

Electrical properties of rutile-type Fe0.9 W0.1TiMO6 (M = Ta,Nb) ceramics were studied. The results are compared to those observed previously on rutile-type relaxor ferroelectric-like FeTiMO6 and Fe0.9 W0.05TiMO6 (M = Ta,Nb) ceramics. In part high dielectric constant ε(ω) (ω is angular frequency) is observed at ≈ 500–600 K, with peak ε(ω) up to ≈ 2.3 × 104 for the frequency of 162 Hz (Ag-paint contacts), decreasing with rising frequency. Some quantities might also be of interest in terms of solid oxide fuel cell anode materials for which similar rutile-type oxide solid solutions were proposed in the literature. Apart from the study of ε(ω), the electrical response is analysed by measuring DC conductivity σDC, AC conductivity σAC(ω), losses ε”(ω) and dissipation factor tan δ, using impedance spectroscopy. For both compounds, the temperature dependence of bulk σDC shows Arrhenius behavior with activation energy of EA ≈ 0.2–0.35 eV and σDC(295 K) ≈ 10−3–10−5 Ω−1 cm−1 depending on preparation conditions and composition; grain boundaries exhibit slightly higher EA, the values of σDC are a factor of up to ≈ 10 lower at all temperatures. From σAC(ω) data, a power law frequency dependence of conductivity by grain boundaries is derived in some instances. Relaxation processes are established from ε”(ω) and tan δ data. Thermopower data reveal different bulk conduction mechanisms for samples prepared in air or reducing atmosphere. Eventual microstructural local inhomogeneities and possible mixed valences Fe2+/Fe3+ are analysed by means of 57Fe Mössbauer spectroscopy.

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Literatur
1.
Zurück zum Zitat K.T. Fehr, R. Hochleitner, E. Schmidbauer, J. Electroceram. 30, 191 (2013)CrossRef K.T. Fehr, R. Hochleitner, E. Schmidbauer, J. Electroceram. 30, 191 (2013)CrossRef
2.
Zurück zum Zitat R. Mani, S.N. Achary, K.R. Chakraborty, S.K. Deshpande, J.E. Joy, A. Nag, J. Gopalakrishnan, A.K. Tyagi, Adv. Mater. 20, 1348 (2008)CrossRef R. Mani, S.N. Achary, K.R. Chakraborty, S.K. Deshpande, J.E. Joy, A. Nag, J. Gopalakrishnan, A.K. Tyagi, Adv. Mater. 20, 1348 (2008)CrossRef
3.
Zurück zum Zitat R. Mani, S.N. Achary, K.R. Chakraborty, S.K. Deshpande, J.E. Joy, A. Nag, J. Gopalakrishnan, A.K. Tyagi, J. Solid State Chem. 183, 1380 (2010)CrossRef R. Mani, S.N. Achary, K.R. Chakraborty, S.K. Deshpande, J.E. Joy, A. Nag, J. Gopalakrishnan, A.K. Tyagi, J. Solid State Chem. 183, 1380 (2010)CrossRef
4.
Zurück zum Zitat Y. Shi, Y.-D. Hou, C. Wang, H.-Y. Ge, M.-K. Zhu, J. Am. Ceram. Soc. 93, 2491 (2010)CrossRef Y. Shi, Y.-D. Hou, C. Wang, H.-Y. Ge, M.-K. Zhu, J. Am. Ceram. Soc. 93, 2491 (2010)CrossRef
6.
Zurück zum Zitat K.T. Fehr, R. Hochleitner, E. Schmidbauer, J. Electroceram. 29, 240 (2012)CrossRef K.T. Fehr, R. Hochleitner, E. Schmidbauer, J. Electroceram. 29, 240 (2012)CrossRef
7.
Zurück zum Zitat D. Viehland, S.J. Jang, L.E. Cross, M. Wuttig, J. Appl. Phys. 68, 2916 (1990)CrossRef D. Viehland, S.J. Jang, L.E. Cross, M. Wuttig, J. Appl. Phys. 68, 2916 (1990)CrossRef
10.
Zurück zum Zitat V. Bobnar, Z. Kutnjak, R. Pirc, R. Blinc, A. Levstik, Phys. Rev. Lett. 84, 5892 (2000)CrossRef V. Bobnar, Z. Kutnjak, R. Pirc, R. Blinc, A. Levstik, Phys. Rev. Lett. 84, 5892 (2000)CrossRef
12.
13.
Zurück zum Zitat A. Simon, J. Ravez, M. Maglione, J. Phys.:Condens. Matter 16, 963 (2004) A. Simon, J. Ravez, M. Maglione, J. Phys.:Condens. Matter 16, 963 (2004)
14.
Zurück zum Zitat M. Alguero, B. Jimenez, L. Pardo, Appl. Phys. Lett. 87, 082910 (2005)CrossRef M. Alguero, B. Jimenez, L. Pardo, Appl. Phys. Lett. 87, 082910 (2005)CrossRef
15.
Zurück zum Zitat G. Xu, Z. Zhong, Y. Bing, Z.-G. Ye, G. Shirane, Nat. Mater. 5, 134 (2006)CrossRef G. Xu, Z. Zhong, Y. Bing, Z.-G. Ye, G. Shirane, Nat. Mater. 5, 134 (2006)CrossRef
16.
Zurück zum Zitat D. Rout, V. Subramanian, K. Hariharan, V. Sivasubramanian, Solid State Commun. 137, 446 (2006)CrossRef D. Rout, V. Subramanian, K. Hariharan, V. Sivasubramanian, Solid State Commun. 137, 446 (2006)CrossRef
17.
Zurück zum Zitat R. Jimenez, B. Jimenez, J. Carreaud, J.M. Kiat, B. Dkhil, J. Holc, M. Kosec, M. Alguero, Phys. Rev. B 74, 184106 (2006)CrossRef R. Jimenez, B. Jimenez, J. Carreaud, J.M. Kiat, B. Dkhil, J. Holc, M. Kosec, M. Alguero, Phys. Rev. B 74, 184106 (2006)CrossRef
18.
22.
23.
24.
Zurück zum Zitat Y.-D. Hou, Y. Shi, H.-Y. Ge, M.-K. Zhu, H. Yan, Mater. Res. Bull. 47, 184 (2012)CrossRef Y.-D. Hou, Y. Shi, H.-Y. Ge, M.-K. Zhu, H. Yan, Mater. Res. Bull. 47, 184 (2012)CrossRef
25.
26.
27.
Zurück zum Zitat W. Hu, Y. Liu, R.L. Withers, T.J. Frankcombe, L. Noren, A. Snashall, M. Kitchin, P. Smith, B. Gong, H. Chen, J. Schiemer, F. Brink, J. Wong-Leung, Nat. Mater. 12, 821 (2013)CrossRef W. Hu, Y. Liu, R.L. Withers, T.J. Frankcombe, L. Noren, A. Snashall, M. Kitchin, P. Smith, B. Gong, H. Chen, J. Schiemer, F. Brink, J. Wong-Leung, Nat. Mater. 12, 821 (2013)CrossRef
28.
Zurück zum Zitat X.-M. Ge, S.-H. Chan, Q.-L. Liu, Q. Sun, Adv. Energy Mater. 2, 1156 (2012)CrossRef X.-M. Ge, S.-H. Chan, Q.-L. Liu, Q. Sun, Adv. Energy Mater. 2, 1156 (2012)CrossRef
29.
Zurück zum Zitat A. Lashtabeg, J. Canales-Vasquez, J.T.S. Irvine, J.L. Bradley, Chem. Mater. 21, 3549 (2009)CrossRef A. Lashtabeg, J. Canales-Vasquez, J.T.S. Irvine, J.L. Bradley, Chem. Mater. 21, 3549 (2009)CrossRef
30.
Zurück zum Zitat J.C. Perez Flores, F. Garcia-Alvarado, Solid State Sci. 11, 207 (2009)CrossRef J.C. Perez Flores, F. Garcia-Alvarado, Solid State Sci. 11, 207 (2009)CrossRef
31.
Zurück zum Zitat P.I. Cowin, C.T.G. Petit, R. Lan, C.J. Schaschke, S. Tao, Solid State Ion. 236, 48 (2013)CrossRef P.I. Cowin, C.T.G. Petit, R. Lan, C.J. Schaschke, S. Tao, Solid State Ion. 236, 48 (2013)CrossRef
32.
34.
Zurück zum Zitat J.A.S. Ikeda, Y.-M. Chiang, A.J. Garrat-Reed, J.B. Vander Sande, J. Am. Ceram. Soc. 76, 2447 (1993)CrossRef J.A.S. Ikeda, Y.-M. Chiang, A.J. Garrat-Reed, J.B. Vander Sande, J. Am. Ceram. Soc. 76, 2447 (1993)CrossRef
35.
Zurück zum Zitat R.A. De Souza, V. Metlenko, D. Park, T.E. Weirich, Phys. Rev. B 85, 174109 (2012)CrossRef R.A. De Souza, V. Metlenko, D. Park, T.E. Weirich, Phys. Rev. B 85, 174109 (2012)CrossRef
37.
39.
Zurück zum Zitat I.P. Raevski, S.K. Kubrin, S.I. Raevskaya, D.A. Sarychev, S.A. Prosandeev, M.A. Malitskaya, Phys. Rev. B 85, 224412 (2012)CrossRef I.P. Raevski, S.K. Kubrin, S.I. Raevskaya, D.A. Sarychev, S.A. Prosandeev, M.A. Malitskaya, Phys. Rev. B 85, 224412 (2012)CrossRef
40.
Zurück zum Zitat A. Mesquita, B.M. Fraygola, V.R. Mastelaro, J.A. Eiras, Appl. Phys. Lett. 100, 172907 (2012)CrossRef A. Mesquita, B.M. Fraygola, V.R. Mastelaro, J.A. Eiras, Appl. Phys. Lett. 100, 172907 (2012)CrossRef
41.
Zurück zum Zitat P. Escribano, F. Fabregat, G. Garcia-Belmonte, E. Cordoncillo, J. Bisquert, M.A. Tena, J. Mater. Sci. 33, 4235 (1998)CrossRef P. Escribano, F. Fabregat, G. Garcia-Belmonte, E. Cordoncillo, J. Bisquert, M.A. Tena, J. Mater. Sci. 33, 4235 (1998)CrossRef
42.
Zurück zum Zitat M. Valigi, D. Cordischi, G. Minelli, P. Natale, P. Porta, C.P. Keijzers, J. Solid State Chem. 77, 255 (1988)CrossRef M. Valigi, D. Cordischi, G. Minelli, P. Natale, P. Porta, C.P. Keijzers, J. Solid State Chem. 77, 255 (1988)CrossRef
44.
Zurück zum Zitat E.J. Abram, D.C. Sinclair, A.R. West, J. Electroceram. 10, 165 (2003)CrossRef E.J. Abram, D.C. Sinclair, A.R. West, J. Electroceram. 10, 165 (2003)CrossRef
45.
Zurück zum Zitat P. Lunkenheimer, R. Fichtl, S.G. Ebbinghaus, A. Loidl, Phys. Rev. B 70, 172102 (2004)CrossRef P. Lunkenheimer, R. Fichtl, S.G. Ebbinghaus, A. Loidl, Phys. Rev. B 70, 172102 (2004)CrossRef
46.
Zurück zum Zitat A.K. Jonscher, Dielectric relaxation in solids (Chelsea Dielectric Press, London, 1983) A.K. Jonscher, Dielectric relaxation in solids (Chelsea Dielectric Press, London, 1983)
47.
48.
50.
51.
Zurück zum Zitat D.K. Pradhan, R.N.P. Choudhary, C. Rinaldi, R.S. Katiyar, J. Appl. Phys. 106, 024102 (2009)CrossRef D.K. Pradhan, R.N.P. Choudhary, C. Rinaldi, R.S. Katiyar, J. Appl. Phys. 106, 024102 (2009)CrossRef
52.
Zurück zum Zitat N. Kumar, A. Dutta, S. Prasad, T.P. Sinha, J. Alloys Compd. 511, 144 (2012)CrossRef N. Kumar, A. Dutta, S. Prasad, T.P. Sinha, J. Alloys Compd. 511, 144 (2012)CrossRef
53.
Zurück zum Zitat Y.Y. Liu, X.M. Chen, X.Q. Liu, L. Li, Appl. Phys. Lett. 90, 262904 (2007)CrossRef Y.Y. Liu, X.M. Chen, X.Q. Liu, L. Li, Appl. Phys. Lett. 90, 262904 (2007)CrossRef
56.
Zurück zum Zitat R.R. Heikes, A.A. Maradudin, R.C. Miller, Ann. Phys. 8, 733 (1963) R.R. Heikes, A.A. Maradudin, R.C. Miller, Ann. Phys. 8, 733 (1963)
58.
59.
60.
61.
62.
Zurück zum Zitat R. Manjula, V.R.K. Murthy, J. Sobhanadri, J. Appl. Phys. 59, 2929 (1986)CrossRef R. Manjula, V.R.K. Murthy, J. Sobhanadri, J. Appl. Phys. 59, 2929 (1986)CrossRef
63.
64.
Zurück zum Zitat M.A. Ahmed, M.K. El-Nimr, A. Tawfik, A.M. El-Hasab, Phys. Stat. Sol. (a) 123, 501 (1991)CrossRef M.A. Ahmed, M.K. El-Nimr, A. Tawfik, A.M. El-Hasab, Phys. Stat. Sol. (a) 123, 501 (1991)CrossRef
66.
Zurück zum Zitat R. Stumpe, D. Wagner, D. Bäuerle, Phys. Stat. Sol. (a) 75, 143 (1983)CrossRef R. Stumpe, D. Wagner, D. Bäuerle, Phys. Stat. Sol. (a) 75, 143 (1983)CrossRef
67.
Zurück zum Zitat W. Su, J. Wang, H. Chen, G. Zang, P. Qi, C. Wang, Key Eng. Mater. 280–283, 289 (2005)CrossRef W. Su, J. Wang, H. Chen, G. Zang, P. Qi, C. Wang, Key Eng. Mater. 280–283, 289 (2005)CrossRef
68.
Zurück zum Zitat W.Y. Wang, D.F. Zhang, T. Xu, Y.P. Xu, T. Zhou, B.Q. Hu, C.Y. Wang, L.S. Wu, X.L. Chen, Appl. Phys. A 76, 71 (2003)CrossRef W.Y. Wang, D.F. Zhang, T. Xu, Y.P. Xu, T. Zhou, B.Q. Hu, C.Y. Wang, L.S. Wu, X.L. Chen, Appl. Phys. A 76, 71 (2003)CrossRef
69.
Zurück zum Zitat W.-B. Su, J.-F. Wang, H.-C. Chen, W.-X. Wang, G.-Z. Zhang, C.P. Li, J. Appl. Phys. 92, 4779 (2002)CrossRef W.-B. Su, J.-F. Wang, H.-C. Chen, W.-X. Wang, G.-Z. Zhang, C.P. Li, J. Appl. Phys. 92, 4779 (2002)CrossRef
70.
Zurück zum Zitat A.I. Rykov, K. Nomura, J. Sakuma, C. Barrero, Y. Yoda, T. Mitsui, Phys. Rev. B 77, 014302 (2008)CrossRef A.I. Rykov, K. Nomura, J. Sakuma, C. Barrero, Y. Yoda, T. Mitsui, Phys. Rev. B 77, 014302 (2008)CrossRef
71.
Metadaten
Titel
Electrical properties, thermopower and Mössbauer spectroscopy of rutile-type relaxor ferroelectric-like Fe0.9 W0.1TiMO6 (M = Ta,Nb) ceramics
verfasst von
K. Th. Fehr
A. Günther
R. Hochleitner
E. Schmidbauer
Publikationsdatum
29.01.2015
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Electroceramics / Ausgabe 4/2015
Print ISSN: 1385-3449
Elektronische ISSN: 1573-8663
DOI
https://doi.org/10.1007/s10832-014-9979-0

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