Skip to main content
Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics 18/2017

23.05.2017

Frequency dependence of dielectric properties of ex situ MgB2 bulks

verfasst von: K. Y. Tan, K. B. Tan, K. P. Lim, H. Jumiah, S. A. Halim, S. K. Chen

Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics | Ausgabe 18/2017

Einloggen

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Abstract

In this study, frequency dependent electrical properties of ex situ polycrystalline MgB2 sintered at 650–850 °C were investigated. Dielectric permittivity (ε′, ε″), dielectric loss (tan δ), alternating current (AC) conductivity (σac) as a function of frequency (100 Hz–10 MHz) were measured at room temperature. The X-ray diffraction (XRD) and grain morphology were analysed and correlated to the findings in dielectric properties. Due to weakly coupled grains and presence of high fraction of oxides, positive real dielectric permittivity was measured for the ex situ samples as compared with the negative real dielectric permittivity shown by the in situ MgB2. Nevertheless, the samples sintered at higher temperature showed improved grain connectivity as reflected by the higher AC conductivity and dielectric loss. The semicircle observed in the complex impedance plots together with the combined spectroscopy plots indicates that the electrical behavior of the ex situ samples is mainly due to the bulk and grain boundary responses as opposed to the sole bulk response of the in situ MgB2. The modelled equivalent circuit also suggests the presence of insulating grain boundary barrier (due to the oxide phases) next to the conducting bulk in the ex situ samples.

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Wirtschaft"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 340 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Versicherung + Risiko




Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Literatur
1.
2.
Zurück zum Zitat B.A. Glowacki, M. Majoros, M. Eisterer, S. Toenies, H.W. Weber, M. Fukutomi, K. Komori, K. Togano, Phys. C 387, 153 (2003)CrossRef B.A. Glowacki, M. Majoros, M. Eisterer, S. Toenies, H.W. Weber, M. Fukutomi, K. Komori, K. Togano, Phys. C 387, 153 (2003)CrossRef
3.
Zurück zum Zitat A. Yamamoto, H. Tanaka, J. Shimoyama, H. Ogino, K. Kishio, T. Matsushita, Jpn. J. Appl. Phys. 51, 10105 (2012)CrossRef A. Yamamoto, H. Tanaka, J. Shimoyama, H. Ogino, K. Kishio, T. Matsushita, Jpn. J. Appl. Phys. 51, 10105 (2012)CrossRef
4.
Zurück zum Zitat A.V Pan, S. Zhou, H. Liu, S. Dou, Supercond. Sci. Technol. 16, 639 (2003)CrossRef A.V Pan, S. Zhou, H. Liu, S. Dou, Supercond. Sci. Technol. 16, 639 (2003)CrossRef
5.
Zurück zum Zitat J. Jiang, B.J. Senkowicz, D.C. Larbalestier, E.E. Hellstrom, Supercond. Sci. Technol. 19, L33 (2006)CrossRef J. Jiang, B.J. Senkowicz, D.C. Larbalestier, E.E. Hellstrom, Supercond. Sci. Technol. 19, L33 (2006)CrossRef
6.
Zurück zum Zitat R.F. Klie, J.C. Idrobo, N.D. Browning, K.A. Regan, N.S. Rogado, R.J. Cava, Appl. Phys. Lett. 79, 1837 (2001)CrossRef R.F. Klie, J.C. Idrobo, N.D. Browning, K.A. Regan, N.S. Rogado, R.J. Cava, Appl. Phys. Lett. 79, 1837 (2001)CrossRef
7.
Zurück zum Zitat S.K. Chen, K.A. Yates, M.G. Blamire, J.L. MacManus-Driscoll, Supercond. Sci. Technol. 18, 1473 (2005)CrossRef S.K. Chen, K.A. Yates, M.G. Blamire, J.L. MacManus-Driscoll, Supercond. Sci. Technol. 18, 1473 (2005)CrossRef
8.
Zurück zum Zitat Z.-K. Liu, D.G. Schlom, Q. Li, X.X. Xi, Appl. Phys. Lett. 78, 3678 (2001)CrossRef Z.-K. Liu, D.G. Schlom, Q. Li, X.X. Xi, Appl. Phys. Lett. 78, 3678 (2001)CrossRef
9.
Zurück zum Zitat A. Malagoli, V. Braccini, M. Tropeano, M. Vignolo, C. Bernini, C. Fanciulli, G. Romano, M. Putti, C. Ferdeghini, E. Mossang, A. Polyanskii, D.C. Larbalestier, J. Appl. Phys. 104, 103908 (2008)CrossRef A. Malagoli, V. Braccini, M. Tropeano, M. Vignolo, C. Bernini, C. Fanciulli, G. Romano, M. Putti, C. Ferdeghini, E. Mossang, A. Polyanskii, D.C. Larbalestier, J. Appl. Phys. 104, 103908 (2008)CrossRef
10.
11.
Zurück zum Zitat P. Kováč, I. Hušek, M. Kulich, T. Melišek, K. Hušeková, E. Dobročka, Phys. C 470, 340 (2010)CrossRef P. Kováč, I. Hušek, M. Kulich, T. Melišek, K. Hušeková, E. Dobročka, Phys. C 470, 340 (2010)CrossRef
13.
Zurück zum Zitat H. Tanaka, A. Yamamoto, J. Shimoyama, H. Ogino, K. Kishio, Supercond. Sci. Technol. 25, 115022 (2012)CrossRef H. Tanaka, A. Yamamoto, J. Shimoyama, H. Ogino, K. Kishio, Supercond. Sci. Technol. 25, 115022 (2012)CrossRef
14.
Zurück zum Zitat V. Braccini, D. Nardelli, R. Penco, G. Grasso, Phys. C 456, 209 (2007)CrossRef V. Braccini, D. Nardelli, R. Penco, G. Grasso, Phys. C 456, 209 (2007)CrossRef
15.
Zurück zum Zitat P. Kováč, M. Reissner, T. Melišek, I. Hušek, S. Mohammad, J. Appl. Phys. 106, 13910 (2009)CrossRef P. Kováč, M. Reissner, T. Melišek, I. Hušek, S. Mohammad, J. Appl. Phys. 106, 13910 (2009)CrossRef
16.
Zurück zum Zitat A. Gupta, A. Kumar, A.V. Narlikar, Supercond. Sci. Technol. 22, 105005 (2009)CrossRef A. Gupta, A. Kumar, A.V. Narlikar, Supercond. Sci. Technol. 22, 105005 (2009)CrossRef
17.
Zurück zum Zitat M. Eisterer, J. Emhofer, S. Sorta, M. Zehetmayer, H.W. Weber, Supercond. Sci. Technol. 22, 34016 (2009)CrossRef M. Eisterer, J. Emhofer, S. Sorta, M. Zehetmayer, H.W. Weber, Supercond. Sci. Technol. 22, 34016 (2009)CrossRef
18.
Zurück zum Zitat P. Kováč, M. Kulich, W. Haessler, M. Hermann, T. Melišek, M. Reissner, Phys. C 477, 20 (2012)CrossRef P. Kováč, M. Kulich, W. Haessler, M. Hermann, T. Melišek, M. Reissner, Phys. C 477, 20 (2012)CrossRef
19.
20.
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)
21.
Zurück zum Zitat Agilent Technologies, Meas. Tech. 2007, 32 (2005) Agilent Technologies, Meas. Tech. 2007, 32 (2005)
22.
Zurück zum Zitat C.C. Wang, C. Wang, R. Zeng, S.X. Dou, J. Appl. Phys. 108, 23901 (2010)CrossRef C.C. Wang, C. Wang, R. Zeng, S.X. Dou, J. Appl. Phys. 108, 23901 (2010)CrossRef
24.
Zurück zum Zitat K.Y. Tan, K.B. Tan, K.P. Lim, H. Jumiah, S.A. Halim, S.K. Chen, Ceram. Int. 42, 10266 (2016)CrossRef K.Y. Tan, K.B. Tan, K.P. Lim, H. Jumiah, S.A. Halim, S.K. Chen, Ceram. Int. 42, 10266 (2016)CrossRef
26.
Zurück zum Zitat M. Kambara, N.H. Babu, E.S. Sadki, J.R. Cooper, H. Minami, D.A. Cardwell, A.M. Campbell, I.H. Inoue, Supercond. Sci. Technol. 14, L5 (2001)CrossRef M. Kambara, N.H. Babu, E.S. Sadki, J.R. Cooper, H. Minami, D.A. Cardwell, A.M. Campbell, I.H. Inoue, Supercond. Sci. Technol. 14, L5 (2001)CrossRef
27.
Zurück zum Zitat M.-O. Mun, Y.J. Kim, Y. Park, J.H. Kim, S.H. Moon, H.N. Lee, H.G. Kim, B. Oh, J. Supercond. Nov. Magn. 15, 475 (2002)CrossRef M.-O. Mun, Y.J. Kim, Y. Park, J.H. Kim, S.H. Moon, H.N. Lee, H.G. Kim, B. Oh, J. Supercond. Nov. Magn. 15, 475 (2002)CrossRef
28.
Zurück zum Zitat J.J. Tu, G.L. Carr, V. Perebeinos, C.C. Homes, M. Strongin, P.B. Allen, W.N. Kang, E.-M. Choi, H.-J. Kim, S.-I. Lee, Phys. Rev. Lett. 87, 277001 (2001)CrossRef J.J. Tu, G.L. Carr, V. Perebeinos, C.C. Homes, M. Strongin, P.B. Allen, W.N. Kang, E.-M. Choi, H.-J. Kim, S.-I. Lee, Phys. Rev. Lett. 87, 277001 (2001)CrossRef
29.
Zurück zum Zitat C. Kittel, Introduction to Solid State Physics, 8th edn. (Wiley, Somerset, 2004) C. Kittel, Introduction to Solid State Physics, 8th edn. (Wiley, Somerset, 2004)
30.
Zurück zum Zitat V. Guritanu, A.B. Kuzmenko, D. van der Marel, S.M. Kazakov, N.D. Zhigadlo, J. Karpinski, Phys. Rev. B 73, 104509 (2006)CrossRef V. Guritanu, A.B. Kuzmenko, D. van der Marel, S.M. Kazakov, N.D. Zhigadlo, J. Karpinski, Phys. Rev. B 73, 104509 (2006)CrossRef
31.
32.
Zurück zum Zitat A.G.U. Perera, W.Z. Shen, M. Ershov, H.C. Liu, M. Buchanan, W.J. Schaff, Appl. Phys. Lett. 74, 3167 (1999)CrossRef A.G.U. Perera, W.Z. Shen, M. Ershov, H.C. Liu, M. Buchanan, W.J. Schaff, Appl. Phys. Lett. 74, 3167 (1999)CrossRef
33.
Zurück zum Zitat C.C. Wang, G.Z. Liu, M. He, H.B. Lu, Appl. Phys. Lett. 92, 52905 (2008)CrossRef C.C. Wang, G.Z. Liu, M. He, H.B. Lu, Appl. Phys. Lett. 92, 52905 (2008)CrossRef
34.
Zurück zum Zitat J. Bisquert, G. Garcia-Belmonte, Á. H.J. Pitarch, Bolink, Chem. Phys. Lett. 422, 184 (2006)CrossRef J. Bisquert, G. Garcia-Belmonte, Á. H.J. Pitarch, Bolink, Chem. Phys. Lett. 422, 184 (2006)CrossRef
35.
36.
Zurück zum Zitat V. Kytin, T. Dittrich, F. Koch, E. Lebedev, Appl. Phys. Lett. 79, 108 (2001)CrossRef V. Kytin, T. Dittrich, F. Koch, E. Lebedev, Appl. Phys. Lett. 79, 108 (2001)CrossRef
37.
Zurück zum Zitat P.B. Macedo, C.T. Moynihan, R. Bose, Phys. Chem. Glasses 13, 171 (1972) P.B. Macedo, C.T. Moynihan, R. Bose, Phys. Chem. Glasses 13, 171 (1972)
38.
Zurück zum Zitat S.K. Chen, J.L. MacManus-Driscoll, Supercond. Sci. Technol. 22, 65009 (2009)CrossRef S.K. Chen, J.L. MacManus-Driscoll, Supercond. Sci. Technol. 22, 65009 (2009)CrossRef
39.
Zurück zum Zitat D. Yang, H. Sun, H. Lu, Y. Guo, X. Li, X. Hu, Supercond. Sci. Technol. 16, 576 (2003)CrossRef D. Yang, H. Sun, H. Lu, Y. Guo, X. Li, X. Hu, Supercond. Sci. Technol. 16, 576 (2003)CrossRef
40.
Zurück zum Zitat S.K. Chen, A. Serquis, G. Serrano, K.A. Yates, M.G. Blamire, D. Guthrie, J. Cooper, H. Wang, S. Margadonna, J.L. MacManus-Driscoll, Adv. Funct. Mater. 18, 113 (2008)CrossRef S.K. Chen, A. Serquis, G. Serrano, K.A. Yates, M.G. Blamire, D. Guthrie, J. Cooper, H. Wang, S. Margadonna, J.L. MacManus-Driscoll, Adv. Funct. Mater. 18, 113 (2008)CrossRef
41.
Zurück zum Zitat Y. Guo, W. Zhang, D. Yang, R.-L. Yao, J. Am. Ceram. Soc. 95, 754 (2012)CrossRef Y. Guo, W. Zhang, D. Yang, R.-L. Yao, J. Am. Ceram. Soc. 95, 754 (2012)CrossRef
42.
Zurück zum Zitat K.Y. Tan, K.L. Tan, K.B. Tan, K.P. Lim, S.A. Halim, S.K. Chen, J. Supercond. Nov. Magn. 24, 2025 (2011)CrossRef K.Y. Tan, K.L. Tan, K.B. Tan, K.P. Lim, S.A. Halim, S.K. Chen, J. Supercond. Nov. Magn. 24, 2025 (2011)CrossRef
43.
Zurück zum Zitat A. Kario, R. Nast, W. Häßler, C. Rodig, C. Mickel, W. Goldacker, B. Holzapfel, L. Schultz, Supercond. Sci. Technol. 24, 75011 (2011)CrossRef A. Kario, R. Nast, W. Häßler, C. Rodig, C. Mickel, W. Goldacker, B. Holzapfel, L. Schultz, Supercond. Sci. Technol. 24, 75011 (2011)CrossRef
44.
Zurück zum Zitat M. Vignolo, G. Romano, E. Bellingeri, A. Martinelli, D. Nardelli, A. Bitchkov, C. Bernini, A. Malagoli, V. Braccini, C. Ferdeghini, Supercond. Sci. Technol. 24, 65014 (2011)CrossRef M. Vignolo, G. Romano, E. Bellingeri, A. Martinelli, D. Nardelli, A. Bitchkov, C. Bernini, A. Malagoli, V. Braccini, C. Ferdeghini, Supercond. Sci. Technol. 24, 65014 (2011)CrossRef
45.
Zurück zum Zitat C.B. Eom, M.K. Lee, J.H. Choi, L.J. Belenky, X. Song, L.D. Cooley, M.T. Naus, S. Patnaik, J. Jiang, M. Rikel, A. Polyanskii, A. Gurevich, X.Y. Cai, S.D. Bu, S.E. Babcock, E.E. Hellstrom, D.C. Larbalestier, N. Rogado, K.A. Regan, M.A. Hayward, T. He, J.S. Slusky, K. Inumaru, M.K. Haas, R.J. Cava, Nature 411, 558 (2001)CrossRef C.B. Eom, M.K. Lee, J.H. Choi, L.J. Belenky, X. Song, L.D. Cooley, M.T. Naus, S. Patnaik, J. Jiang, M. Rikel, A. Polyanskii, A. Gurevich, X.Y. Cai, S.D. Bu, S.E. Babcock, E.E. Hellstrom, D.C. Larbalestier, N. Rogado, K.A. Regan, M.A. Hayward, T. He, J.S. Slusky, K. Inumaru, M.K. Haas, R.J. Cava, Nature 411, 558 (2001)CrossRef
46.
Zurück zum Zitat X.Z. Liao, A.C. Serquis, Y.T. Zhu, J.Y. Huang, D.E. Peterson, F.M. Mueller, H.F. Xu, Appl. Phys. Lett. 80, 4398 (2002)CrossRef X.Z. Liao, A.C. Serquis, Y.T. Zhu, J.Y. Huang, D.E. Peterson, F.M. Mueller, H.F. Xu, Appl. Phys. Lett. 80, 4398 (2002)CrossRef
47.
Zurück zum Zitat M. Dhallé, P. Toulemonde, C. Beneduce, N. Musolino, M. Decroux, R. Flükiger, Phys. C 363, 155 (2001)CrossRef M. Dhallé, P. Toulemonde, C. Beneduce, N. Musolino, M. Decroux, R. Flükiger, Phys. C 363, 155 (2001)CrossRef
48.
Zurück zum Zitat H. Yang, H. Wang, F. Xiang, X. Yao, J. Am. Ceram. Soc. 92, 2005 (2009)CrossRef H. Yang, H. Wang, F. Xiang, X. Yao, J. Am. Ceram. Soc. 92, 2005 (2009)CrossRef
49.
Zurück zum Zitat F. Kremer, A. Schönhals (eds.), Broadband Dielectric Spectroscopy. (Springer, Berlin, 2003) F. Kremer, A. Schönhals (eds.), Broadband Dielectric Spectroscopy. (Springer, Berlin, 2003)
50.
Zurück zum Zitat Y.S. Cho, K.H. Yoon, in Handbook of Advanced Electronic and Photonic Materials and Devices, ed. by H. Singh Nalwa (Academic Press, New York, 2001), pp. 175–199 Y.S. Cho, K.H. Yoon, in Handbook of Advanced Electronic and Photonic Materials and Devices, ed. by H. Singh Nalwa (Academic Press, New York, 2001), pp. 175–199
52.
Zurück zum Zitat X. Yin, L. Kong, L. Zhang, L. Cheng, N. Travitzky, P. Greil, Int. Mater. Rev. 59, 326–355 (2014) X. Yin, L. Kong, L. Zhang, L. Cheng, N. Travitzky, P. Greil, Int. Mater. Rev. 59, 326–355 (2014)
53.
Zurück zum Zitat M. Han, X. Yin, L. Kong, M. Li, W. Duan, L. Zhang, L. Cheng, J. Mater. Chem. A 2, 16403 (2014)CrossRef M. Han, X. Yin, L. Kong, M. Li, W. Duan, L. Zhang, L. Cheng, J. Mater. Chem. A 2, 16403 (2014)CrossRef
54.
Zurück zum Zitat A. Verma, T. Goel, R. Mendiratta, M. Alam, Mater. Sci. Eng. B 60, 156 (1999)CrossRef A. Verma, T. Goel, R. Mendiratta, M. Alam, Mater. Sci. Eng. B 60, 156 (1999)CrossRef
55.
Zurück zum Zitat Ş. Çavdar, H. Koralay, N. Tuğluoğlu, A. Günen, Supercond. Sci. Technol. 18, 1204 (2005)CrossRef Ş. Çavdar, H. Koralay, N. Tuğluoğlu, A. Günen, Supercond. Sci. Technol. 18, 1204 (2005)CrossRef
57.
Zurück zum Zitat E.A. Patterson, S. Kwon, C.-C. Huang, D.P. Cann, Appl. Phys. Lett. 87, 182911 (2005)CrossRef E.A. Patterson, S. Kwon, C.-C. Huang, D.P. Cann, Appl. Phys. Lett. 87, 182911 (2005)CrossRef
58.
Zurück zum Zitat B. Sipos, N. Barisic, R. Gaal, L. Forró, J. Karpinski, F. Rullier-Albenque, Phys. Rev. B 76, 132504 (2007)CrossRef B. Sipos, N. Barisic, R. Gaal, L. Forró, J. Karpinski, F. Rullier-Albenque, Phys. Rev. B 76, 132504 (2007)CrossRef
60.
Zurück zum Zitat J. Liu, C.-G. Duan, W.-G. Yin, W.N. Mei, R.W. Smith, J.R. Hardy, Phys. Rev. B 70, 144106 (2004)CrossRef J. Liu, C.-G. Duan, W.-G. Yin, W.N. Mei, R.W. Smith, J.R. Hardy, Phys. Rev. B 70, 144106 (2004)CrossRef
62.
Zurück zum Zitat M.P. Chon, K.B. Tan, C.C. Khaw, Z. Zainal, Y.H. Taufiq-Yap, P.Y. Tan, Ceram. Int. 38, 4253 (2012)CrossRef M.P. Chon, K.B. Tan, C.C. Khaw, Z. Zainal, Y.H. Taufiq-Yap, P.Y. Tan, Ceram. Int. 38, 4253 (2012)CrossRef
Metadaten
Titel
Frequency dependence of dielectric properties of ex situ MgB2 bulks
verfasst von
K. Y. Tan
K. B. Tan
K. P. Lim
H. Jumiah
S. A. Halim
S. K. Chen
Publikationsdatum
23.05.2017
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Materials Science: Materials in Electronics / Ausgabe 18/2017
Print ISSN: 0957-4522
Elektronische ISSN: 1573-482X
DOI
https://doi.org/10.1007/s10854-017-7176-z

Weitere Artikel der Ausgabe 18/2017

Journal of Materials Science: Materials in Electronics 18/2017 Zur Ausgabe

Neuer Inhalt