Characterization and modelling of the dielectric behaviour

of Ba1-xSrxTiO3 (x=0.15, 0.25, 0.3 and 0.35) ceramics     

 

Caractérisation et modélisation du comportement diélectrique

des céramiques Ba1-xSrxTiO3 (x=0,15 , 0,25, 0,3 et 0,35)

 

N. Hadik1*, A. Outzourhit1, A. Aoujgal1,2, A. Elmansouri1, A. Aboulaoualim1, A. Oueriagli1,

R. Heyd1 E. L. Ameziane1, A. Tachafine2, J.C Carru2

1 Laboratoire de Physique des Solides et des Couches Minces.

Département de Physique, Faculté des Sciences Semlalia Université Cadi Ayyad, B.P 2390 Marrakech, Maroc

2 Laboratoire d'Etude des Matériaux et des Composants pour l’Electronique.

Université du Littoral Cote d’Opale

* Corresponding author. E-mail: n.hadik@ucam.ac.ma

Received: 12 January 2008; revised version accepted: 09 August 2008

 

Abstract

     Given the interest of ceramics in electronic devices, various compositions of Ba1-xSrxTiO3 (x=0.15, 0.25, 0.3, 0.35) (BST) ferroelectric were synthesised using the classical solid state reaction technique from reagent grade BaCO3, SrCO3 and TiO2. The powders of these elements were mixed in the appropriate proportion to yield a Curie temperature near room temperature and calcined at 1200 °C. The obtained powders were ground and palletized. The 13.5 mm diameter pellets were subsequently sintered at 1350°C for an hour and a half. XRD, SEM and impedance analysis were used to characterize the structure, microstructure and dielectric properties as function of temperature and frequency. The thermal behaviour of the dielectric constant is controlled by a power law in the paraelectric phase. The parameter d which characterizes the diffuse character of the transition and of the critical exponent ? was followed as function of concentration of strontium.

 

Keywords: Ferroelectric BST; Dielectric properties; Dielectric constant; Power Law; Parameter d; Critical exponent ?.

 

Résumé

     Vu l’intérêt des céramiques dans les composantes électroniques, différentes compositions de ferroélectrique Ba1-xSrxTiO3 (x=0,15, 0,25, 0,3, 0,35) (BST) ont été synthétisées par la voie classique de la réaction solide-solide, en utilisant les composés BaCO3, SrCO3 et TiO2 de haute pureté. Les poudres de ces composés ont été intimement mélangées dans des proportions appropriées pour obtenir des températures de Curie (transition) au voisinage de la température ambiante. Le mélange est calciné à 1200°C. Les poudres ainsi obtenues ont été, de nouveau, broyées et des pellettes de 13,5 mm de diamètres ont été fabriquées sous une pression (charge) de 2 tons. DRX, MEB et un analyseur d’impédance sont utilisés pour la caractérisation de la structurale, microstructure et des propriétés diélectriques en fonction de la température et de la fréquence. Le comportement thermique de la constante diélectrique est gouvernée par la loi de puissance dans la phase paraélectrique. Le comportement du paramètre d qui caractérise le caractère diffus, et de l’exposant critique ? en fonction de la concentration en strontium ont été étudié.

 

Mots clés : Ferroélectrique BST ; Propriétés diélectriques ; Constante diélectrique ; Loi de puissance ; Paramètre d ; Exposant critique d.


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