ساخت دي‌الكتريك SrTiO3 به روش SPS و بررسي تغيير پارامترهاي پخت بر روي خواص آن

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

فيزيك

كارشناسي ارشد

دي‌الكتريك SrTiO₃ (استرانسيوم تيتانات) به‌دليل خواص الكتريكي آن، كاربردهاي گسترده‌اي در مدارهاي الكترونيكي، ارتباطات ميكروويوي، حسگرهاي مغناطيسي، مبدل‌هاي انرژي‌، كاشي‌هاي فروالكتريك‌، مواد اپتوالكترونيك، اسيلاتورها، خازن‌ها، فيلترها، رزوناتورها و ... دارد. سراميك‌هاي با پايه STO، ذاتاً فوايد بسيار زيادي دارند؛ مانند اتلاف كم دي‌الكتريك، قدرت دي‌الكتريك بالا و پايداري دمايي - فركانسي بالا. SrTiO₃ يك ماده‌ي دي‌الكتريك با ε_r (ثابت دي‌الكتريك) بالا است كه منجر به كاربرد اين ماده‌ي سراميكي در ابرخازن‌ها مي‌شود‌. تلاش‌هاي زيادي در مهندسي خواص دي‌الكتريكي اين ماده انجام شده اما هنوز براي بالا‌بردن كيفيت آن، راه باز هست. ويژگي‌هاي SrTiO₃ به چندين عامل مانند خلوص تركيب شيميايي، ساختار بلوري و توزيع بارهاي الكتريكي مربوط مي‌شود. در اين پژوهش به ساخت، بررسي و تحليل تاثير تغيير پارامترهاي ساخت در روش ساخت SPS بر خواص ماده پرداخته مي‌شود. هدف اصلي، يافتن پارامترهاي بهينه روش SPS براي دست‌يابي به يك دي‌الكتريك با كيفيت بالاست. كنترل دقيق سرعت گرمايش و سرمايش در فرآيندSPS، دما، مدت زمان نگهداري نمونه در آن دما و فشار اعمالي هنگام پخت، بر نحوه تشكيل و رشد‌دانه‌ها و نيز نقش مهمي در تعيين خواص دي‌الكتريكي نهايي ماده دارند. تعداد ده نمونه‌ي STO ساخته شد. سپس نمونه‌ها براي اكسيژن‌گيري در كوره‌ قرار داده شدند. خواص ساختاري به منظور فازيابي، خواص دي‌الكتريكي (اندازه‌گيري ثابت دي‌الكتريك ε_r برحسب دما و فركانس و اتلاف دي‌الكتريكي (D))، قطبشپذيري الكتريكي (حلقه ي پسماند قطبش برحسب ميدان الكتريكي) ، مقاومت الكتريكي، d33 و ريخت‌شناسي سطح نمونه‌ها به منظور بررسي ساختار ريزدانه‌ها توسط ميكروسكوپ الكتروني (FE-SEM) اندازه‌گيري شد. XRD نشان مي‌دهد كه ساختار بلوري لازم تشكيل شده است. ε_r نمونه‌ها در دماي اتاق و نيز برحسب دما، تا دماي oC 900 اندازه‌گيري شد. ديده شد كه نمونه ساخته شده در دماي oC 1350 و در مدت زمان پخت 10 دقيقه و در فشار اعمالي 30 مگاپاسكال يكي از بهترين نمونه‌ها از نظر خواص دي‌الكتريكي است. ثابت دي‌الكتريك و تلفات دي‌الكتريك اين ماده در فركانس 10 كيلوهرتز، 333 و 00076/0 به دست آمد كه با مقايسه با مقالات متعدد، عدد بسيار خوب و بهتري را نشان مي‌دهد. نتايج بقيه آناليزها تاييد بر اين مطلب دارند.

232805

ماده چگال تجربي

فيزيك

دانشگاه صنعتي اصفهان