Skip to main content
Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics 24/2019

12.11.2019

Study of the effect of Mn substitution on the electrical and dielectric behavior of Spinel structured materials

verfasst von: Amira Bougoffa, Jalel Massoudi, Mourad Smari, Essebti Dhahri, Kamel Khirouni, Lotfi Bessais

Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics | Ausgabe 24/2019

Einloggen

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

search-config
loading …

Abstract

In this study, nanoparticles of Co1–xMnxCr2O4 (x = 0, 0.3) were synthesized by sol–gel method. The phase identification of the obtained samples was performed by X-Ray diffraction proving their crystallization in the cubic structure with the \(Fd\bar{3}m\) space group. The sample purity and morphology were studied by energy dispersive of photon X and scanning electron microscopy. Optical properties were investigated by Fourier transform infrared spectroscopy and Raman scattering analysis. The impedance spectroscopy technique over the temperature range from 420 to 660 K was used in order to understand the relaxation process and the evolution of the electrical behavior in these materials. Accordingly, the experimental data of the real and imaginary parts of the impedance were fitted to the equivalent circuit Rg//C//CPE. As a matter of fact, the activation energies extracted from the imaginary part of the electrical modulus, the imaginary part of the impedance, from the grain resistance Rg and the electrical conductivity were closed and affirm a transformation of the electrical behavior confirmed by a decrease of the material resistance after substitution of Co cations by Mn ones. The study of the AC conductivity shows a Jonscher’s behavior and a thermally activated conduction process, by CBH model, which become clearer after the substitution.

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.
Zurück zum Zitat I.C. Nlebedim, J.E. Snyder, A.J. Moses, D.C. Jiles, J. Magn. Magn. Mater. 322, 3938 (2010) I.C. Nlebedim, J.E. Snyder, A.J. Moses, D.C. Jiles, J. Magn. Magn. Mater. 322, 3938 (2010)
2.
Zurück zum Zitat A. Javidan, S. Rafizadeh, S.M. Hosseinpour-Mashkani, Mater. Sci. Semi. Pro. 27, 468–473 (2014) A. Javidan, S. Rafizadeh, S.M. Hosseinpour-Mashkani, Mater. Sci. Semi. Pro. 27, 468–473 (2014)
3.
Zurück zum Zitat A. Sobhani-Nasab, Z. Zahraei, M. Akbari, M. Maddahfar, S.M. Hosseinpour-Mashkani, J. Mol. Struct. 1139, 430–435 (2017) A. Sobhani-Nasab, Z. Zahraei, M. Akbari, M. Maddahfar, S.M. Hosseinpour-Mashkani, J. Mol. Struct. 1139, 430–435 (2017)
4.
Zurück zum Zitat M. Ranjbar, M.A. Taher, S.M. Hosseinpour-Mashkani, J. Clust. Sci. 24, 959–967 (2013) M. Ranjbar, M.A. Taher, S.M. Hosseinpour-Mashkani, J. Clust. Sci. 24, 959–967 (2013)
5.
Zurück zum Zitat S.R. Naik, A.V. Salker, S.M. Yusuf, S.S. Meena, J. Alloys Compd. 566, 54 (2013) S.R. Naik, A.V. Salker, S.M. Yusuf, S.S. Meena, J. Alloys Compd. 566, 54 (2013)
6.
Zurück zum Zitat K. Krieble, T. Schaeffer, J.A. Paulsen, A.P. Ring, C.C.H. Lo, J. Appl. Phys. 97, 10F101 (2005) K. Krieble, T. Schaeffer, J.A. Paulsen, A.P. Ring, C.C.H. Lo, J. Appl. Phys. 97, 10F101 (2005)
7.
Zurück zum Zitat D.H. Lee, H.S. Kim, C.H. Yo, K. Ahn, K.H. Kim, Mater. Chem. Phys. 57, 169 (1998) D.H. Lee, H.S. Kim, C.H. Yo, K. Ahn, K.H. Kim, Mater. Chem. Phys. 57, 169 (1998)
8.
Zurück zum Zitat M. Atif, M. Idrees, M. Nadeem, M. Siddiquec, W. Ashraf, RSC Adv. 6, 20876 (2016) M. Atif, M. Idrees, M. Nadeem, M. Siddiquec, W. Ashraf, RSC Adv. 6, 20876 (2016)
9.
Zurück zum Zitat Y.D. Kolekar, L.J. Sanchez, C.V. Ramana, J. Appl. Phys. 115, 144106 (2014) Y.D. Kolekar, L.J. Sanchez, C.V. Ramana, J. Appl. Phys. 115, 144106 (2014)
10.
Zurück zum Zitat M. Rahimi-Nasrabadi, M. Behpour, A. Sobhani-Nasab, S.M. Hosseinpour-Mashkani, J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 26, 9776–9781 (2015) M. Rahimi-Nasrabadi, M. Behpour, A. Sobhani-Nasab, S.M. Hosseinpour-Mashkani, J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 26, 9776–9781 (2015)
11.
Zurück zum Zitat N. Dhahri, A. Dhahri, K. Cherif, J. Dhahri, H. Belmabrouk, E. Dhahri, J. Alloys Compd. 507, 405 (2010) N. Dhahri, A. Dhahri, K. Cherif, J. Dhahri, H. Belmabrouk, E. Dhahri, J. Alloys Compd. 507, 405 (2010)
12.
Zurück zum Zitat C.F. Zhang, X.C. Zhong, H.Y. Yu, Z.W. Liu, D.C. Zeng, Phys. B 404, 2327 (2009) C.F. Zhang, X.C. Zhong, H.Y. Yu, Z.W. Liu, D.C. Zeng, Phys. B 404, 2327 (2009)
13.
Zurück zum Zitat P.A. Shaikh, R.C. Kambale, A.V. Rao, Y.D. Kolekar, J. Alloys Compd. 492, 590 (2010) P.A. Shaikh, R.C. Kambale, A.V. Rao, Y.D. Kolekar, J. Alloys Compd. 492, 590 (2010)
14.
Zurück zum Zitat H. Waqas, A.H. Qureshi, K. Subhan, M. Shahzad, Ceram. Int. 38, 1235 (2012) H. Waqas, A.H. Qureshi, K. Subhan, M. Shahzad, Ceram. Int. 38, 1235 (2012)
15.
Zurück zum Zitat C.V. Ramana, Y.D. Kolekar, K.K. Bharathi, B. Sinha, K. Ghosh, J. Appl. Phys. 114, 183907 (2013) C.V. Ramana, Y.D. Kolekar, K.K. Bharathi, B. Sinha, K. Ghosh, J. Appl. Phys. 114, 183907 (2013)
16.
Zurück zum Zitat S.P. Yadav, S.S. Shinde, A.A. Kadam, K.Y. Rajpure, J. Alloys Compd. 555, 330 (2013) S.P. Yadav, S.S. Shinde, A.A. Kadam, K.Y. Rajpure, J. Alloys Compd. 555, 330 (2013)
17.
Zurück zum Zitat N. Sivakumar, A. Narayanasamy, C.N. Chinnasamy, B. Jeyadevan, J. Phys: Condens. Matter 19, 386201 (2007) N. Sivakumar, A. Narayanasamy, C.N. Chinnasamy, B. Jeyadevan, J. Phys: Condens. Matter 19, 386201 (2007)
18.
Zurück zum Zitat H.M. Rietveld, J. Appl. Cryst. 2, 65 (1965) H.M. Rietveld, J. Appl. Cryst. 2, 65 (1965)
19.
Zurück zum Zitat Y. Koseoglu, F. Alan, M. Tan, R. Yilgin, M. Ozturk, Ceram. Int. 38, 3625 (2012) Y. Koseoglu, F. Alan, M. Tan, R. Yilgin, M. Ozturk, Ceram. Int. 38, 3625 (2012)
20.
Zurück zum Zitat A. Guinier, in Theorie et Technique de la radiocristallographie, ed. by X. Dunod, 3rd edn (1964), p. 462 A. Guinier, in Theorie et Technique de la radiocristallographie, ed. by X. Dunod, 3rd edn (1964), p. 462
21.
Zurück zum Zitat D. Zákutná, J. Vlˇcek, P. Fitl, K. Nemkovski, D. Honecker, D. Nižˇnanský, S. Disch, Phys. Rev. B 98, 064407 (2018) D. Zákutná, J. Vlˇcek, P. Fitl, K. Nemkovski, D. Honecker, D. Nižˇnanský, S. Disch, Phys. Rev. B 98, 064407 (2018)
22.
Zurück zum Zitat H. Chouaya, M. Smari, I. Walha, E. Dhahri, M.P.F. Graça, M.A. Valente, Magn. Magn. Mater. 451, 344–350 (2018) H. Chouaya, M. Smari, I. Walha, E. Dhahri, M.P.F. Graça, M.A. Valente, Magn. Magn. Mater. 451, 344–350 (2018)
23.
Zurück zum Zitat A. Han, M. Ye, Z. Zhang, J. Liao, N. Li, Adv. Mater. Res. 616–618, 1877–1881 (2013) A. Han, M. Ye, Z. Zhang, J. Liao, N. Li, Adv. Mater. Res. 616–618, 1877–1881 (2013)
24.
Zurück zum Zitat M.K. Anupama, B. Rudraswamy, N. Dhananjaya, Alloys Compd. 706, 554–561 (2017) M.K. Anupama, B. Rudraswamy, N. Dhananjaya, Alloys Compd. 706, 554–561 (2017)
25.
Zurück zum Zitat P. Choudhary, D. Varshney, Mater. Res. Express 4, 076110 (2017) P. Choudhary, D. Varshney, Mater. Res. Express 4, 076110 (2017)
26.
Zurück zum Zitat J. Chen, W. Shi, X. Zhang, H. Arandiyan, D. Li, J. Li, Environ. Sci. Technol. 19, 8491–8497 (2011) J. Chen, W. Shi, X. Zhang, H. Arandiyan, D. Li, J. Li, Environ. Sci. Technol. 19, 8491–8497 (2011)
27.
Zurück zum Zitat P. Choudhary, A. Yadav, D. Varshney, AIP Conf. Proceed 1832, 050051 (2017) P. Choudhary, A. Yadav, D. Varshney, AIP Conf. Proceed 1832, 050051 (2017)
28.
Zurück zum Zitat D. Jasaitis, A. Beganskienė, J. Senvaitienė, A. Kareiva, R. Ramanauskas, R. Juškėnas, A. Selskis, Chemija 22, 125–130 (2011) D. Jasaitis, A. Beganskienė, J. Senvaitienė, A. Kareiva, R. Ramanauskas, R. Juškėnas, A. Selskis, Chemija 22, 125–130 (2011)
29.
Zurück zum Zitat P. Choudhary, P. Saxena, A. Yadav, A.K. Sinha, V.N. Rai, M.D. Varshney, A. Mishraf, Supercond. Novel Magn. 32, 2639–2645 (2019) P. Choudhary, P. Saxena, A. Yadav, A.K. Sinha, V.N. Rai, M.D. Varshney, A. Mishraf, Supercond. Novel Magn. 32, 2639–2645 (2019)
30.
Zurück zum Zitat R. Sharma, P. Thakur, M. Kumar, N. Thakur, N.S. Negi, P. Sharma, V.J. Sharma, Alloys Compd. 684, 569–581 (2016) R. Sharma, P. Thakur, M. Kumar, N. Thakur, N.S. Negi, P. Sharma, V.J. Sharma, Alloys Compd. 684, 569–581 (2016)
31.
Zurück zum Zitat M.A. Kassem, A. Abu El-Fadl, A.M. Nashaat, H. Nakamura, Alloys Compd 790, 853–862 (2019) M.A. Kassem, A. Abu El-Fadl, A.M. Nashaat, H. Nakamura, Alloys Compd 790, 853–862 (2019)
32.
Zurück zum Zitat W. Hzez, A. Benali, H. Rahmouni, E. Dhahri, K. Khirouni, B.F.O. Costa, Phys. Chem. Solids 117, 1–12 (2018) W. Hzez, A. Benali, H. Rahmouni, E. Dhahri, K. Khirouni, B.F.O. Costa, Phys. Chem. Solids 117, 1–12 (2018)
33.
Zurück zum Zitat R. Jemaï, R. Lahouli, S. Hcini, H. Rahmouni, K. Khirouni, J Alloys Compd. 705, 340–348 (2017) R. Jemaï, R. Lahouli, S. Hcini, H. Rahmouni, K. Khirouni, J Alloys Compd. 705, 340–348 (2017)
34.
Zurück zum Zitat H. Rahmouni, M. Smari, B. Cherif, E. Dhahri, K. Khirouni, Dalton Trans. 44, 10457 (2015) H. Rahmouni, M. Smari, B. Cherif, E. Dhahri, K. Khirouni, Dalton Trans. 44, 10457 (2015)
35.
Zurück zum Zitat C. Bharti, T.P. Sinha, J. Physica B 406, 1827 (2011) C. Bharti, T.P. Sinha, J. Physica B 406, 1827 (2011)
36.
Zurück zum Zitat K.S. Cole, R.H. Cole, J. Chem. Phys. 10, 98 (1942) K.S. Cole, R.H. Cole, J. Chem. Phys. 10, 98 (1942)
37.
Zurück zum Zitat A. Dutta, C. Bharti, T.P. Sinha, J. Physica B 403, 3389 (2008) A. Dutta, C. Bharti, T.P. Sinha, J. Physica B 403, 3389 (2008)
38.
Zurück zum Zitat H. Felhi, R. Lahouli, M. Smari, H. Rahmouni, K. Khirouni, E. Dhahri, J. Mol. Struct. 1179, 1 (2019) H. Felhi, R. Lahouli, M. Smari, H. Rahmouni, K. Khirouni, E. Dhahri, J. Mol. Struct. 1179, 1 (2019)
39.
Zurück zum Zitat M. Idress, M. Nadeem, M. Atif, M. Siddique, M. Mehmood, M.M. Hassan, Acta Mater. 59, 1338 (2011) M. Idress, M. Nadeem, M. Atif, M. Siddique, M. Mehmood, M.M. Hassan, Acta Mater. 59, 1338 (2011)
40.
Zurück zum Zitat A. Dutta, T.P. Sinha, Phys. Rev. B 76, 155113 (2007) A. Dutta, T.P. Sinha, Phys. Rev. B 76, 155113 (2007)
41.
Zurück zum Zitat P. Victor, S. Bhattacharyya, S.B. Krupanidhi, J. App. Phys. 94, 5135 (2003) P. Victor, S. Bhattacharyya, S.B. Krupanidhi, J. App. Phys. 94, 5135 (2003)
42.
Zurück zum Zitat C. Bharti, T.P. Sinha, J. Solid State Sci. 12, 498 (2010) C. Bharti, T.P. Sinha, J. Solid State Sci. 12, 498 (2010)
43.
Zurück zum Zitat J. Liu, Ch-G Duan, W.-G. Yin, W.N. Mei, R.W. Smith, J.R. Hardy, J. Chem. Phys. 119, 2812 (2003) J. Liu, Ch-G Duan, W.-G. Yin, W.N. Mei, R.W. Smith, J.R. Hardy, J. Chem. Phys. 119, 2812 (2003)
44.
Zurück zum Zitat J.S. Kim, J. Phys. Soc. Jpn. 70, 3129 (2001) J.S. Kim, J. Phys. Soc. Jpn. 70, 3129 (2001)
45.
Zurück zum Zitat A. Dutta, T.P. Sinha, J. Physica B 405, 1475 (2010) A. Dutta, T.P. Sinha, J. Physica B 405, 1475 (2010)
46.
Zurück zum Zitat M. BakrMohamed, H. Wang, H. Fuess, J. Phys. D: Appl. Phys. 43, 455409 (2010) M. BakrMohamed, H. Wang, H. Fuess, J. Phys. D: Appl. Phys. 43, 455409 (2010)
47.
Zurück zum Zitat J.R. Macdonald, Note on the parameterization of the constant-phase admittance element. Solid State Ion. 13, 147 (1984) J.R. Macdonald, Note on the parameterization of the constant-phase admittance element. Solid State Ion. 13, 147 (1984)
48.
Zurück zum Zitat R. Bergman, J. Appl. Phys. 88, 1356 (2000) R. Bergman, J. Appl. Phys. 88, 1356 (2000)
49.
Zurück zum Zitat K.S. Rao, P.M. Krishna, D.M. Prasad, D. Gangadharudu, J. Mater. Sci. 42, 4801 (2007) K.S. Rao, P.M. Krishna, D.M. Prasad, D. Gangadharudu, J. Mater. Sci. 42, 4801 (2007)
50.
Zurück zum Zitat E. Barsoukov, J.R. Macdonald, Impedance Spectroscopy Theory, Experiment and Applications, 2nd edn. (Wiley, New York, 2005), p. 14 E. Barsoukov, J.R. Macdonald, Impedance Spectroscopy Theory, Experiment and Applications, 2nd edn. (Wiley, New York, 2005), p. 14
51.
Zurück zum Zitat S. Lanfredi, P.S. Saia, R. Lebullenger, A.C. Hernandes, Solid State Ion. 146, 329 (2002) S. Lanfredi, P.S. Saia, R. Lebullenger, A.C. Hernandes, Solid State Ion. 146, 329 (2002)
52.
Zurück zum Zitat A.K. Jonscher, Universal Relaxation Law (Chelsea Dielectric Press, London, 1996) A.K. Jonscher, Universal Relaxation Law (Chelsea Dielectric Press, London, 1996)
53.
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)
54.
Zurück zum Zitat A. Dhahri, F.I.H. Rhou, J. Dhahri, E. Dhahri, M.A. Valente, Solid State Commun. 15, 738 (2011) A. Dhahri, F.I.H. Rhou, J. Dhahri, E. Dhahri, M.A. Valente, Solid State Commun. 15, 738 (2011)
55.
Zurück zum Zitat A. Benali, M. Bejar, E. Dhahri, M.F.P. Graça, L.C. Costa, J. Alloys Compd. 653, 506 (2015) A. Benali, M. Bejar, E. Dhahri, M.F.P. Graça, L.C. Costa, J. Alloys Compd. 653, 506 (2015)
56.
Zurück zum Zitat K.P. Padmasree, D.K. Kanchan, A.R. Kulkami, Solid State Ion. 177, 475 (2006) K.P. Padmasree, D.K. Kanchan, A.R. Kulkami, Solid State Ion. 177, 475 (2006)
57.
Zurück zum Zitat F.B. Abdallah, A. Benali, M. Triki, E. Dhahri, M.P.F. Graca, M.A. Valente, J. Superlat. Microstr. 117, 260 (2018) F.B. Abdallah, A. Benali, M. Triki, E. Dhahri, M.P.F. Graca, M.A. Valente, J. Superlat. Microstr. 117, 260 (2018)
58.
Zurück zum Zitat I. Coondoo, N. Panwar, R. Vidyasagar, A.L. Kholkin, J. Phys. Chem. Chem. Phys. 18, 31184 (2016) I. Coondoo, N. Panwar, R. Vidyasagar, A.L. Kholkin, J. Phys. Chem. Chem. Phys. 18, 31184 (2016)
59.
Zurück zum Zitat A. Humaira, M. Asghari, Mater. Res. Bull. 49, 426 (2014) A. Humaira, M. Asghari, Mater. Res. Bull. 49, 426 (2014)
60.
Zurück zum Zitat R.D. Shannon, Acta Crystallogr. A 32, 751 (1976) R.D. Shannon, Acta Crystallogr. A 32, 751 (1976)
61.
Zurück zum Zitat J.E. Bao, J. Zhou, Z.X. Yue, L.T. Li, Z.L. Gui, Mater. Sci. Eng., B 99, 98 (2003) J.E. Bao, J. Zhou, Z.X. Yue, L.T. Li, Z.L. Gui, Mater. Sci. Eng., B 99, 98 (2003)
Metadaten
Titel
Study of the effect of Mn substitution on the electrical and dielectric behavior of Spinel structured materials
verfasst von
Amira Bougoffa
Jalel Massoudi
Mourad Smari
Essebti Dhahri
Kamel Khirouni
Lotfi Bessais
Publikationsdatum
12.11.2019
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Materials Science: Materials in Electronics / Ausgabe 24/2019
Print ISSN: 0957-4522
Elektronische ISSN: 1573-482X
DOI
https://doi.org/10.1007/s10854-019-02472-w

Weitere Artikel der Ausgabe 24/2019

Journal of Materials Science: Materials in Electronics 24/2019 Zur Ausgabe

Neuer Inhalt