Abstract
Calcium copper titanate СаСu3Ti4O12 attracts considerable attention of researchers due to the manifestation of extremely high values of dielectric constant (ε ~104 –105) in wide temperature (100 – 600 K) and frequency (from 20 Hz to 1 MHz) ranges. In spite of the active studies of СаСu3Ti4O12, there are unresolved questions on the influence of microstructure, the presence of copper (II) oxide layers in the intergrain space of the ceramics and on the selective influence of paramagnetic dopants on the electrophysical properties of the compound. In this connection, the electrical properties of the CaCu3Ti4O12-СuO composite were studied by the method of impedance spectroscopy. The composite was synthesized by the solid-phase method of staged calcination at 650°C, 850°C and 1050°C for 50 hours. The analysis of the impedance spectroscopy results has shown that CaCu3Ti4O12-СuO is a material with mixed electron-ion conductivity. The strong dispersion of the conductivity at room temperature was explained by the polarization of copper ions or protons, which can be present in the sample due to the dissociative adsorption of water molecules from the air. The minimum of the dispersion of the dielectric constant was found at a temperature of about 300°C, which was explained by the appearance of oxygen conductivity substantially neutralizing the cation conductivity. The simulation of electrical properties by the method of constructing equivalent circuits showed that the sample consisted of two layers. The high-resistivity layer was assigned to the crystalline part of the sample, and the low-resistivity layer to the intergranular part. The significant change in the electrical properties of the sample at the temperature of 200 – 225°C is not associated with the occurrence of a phase transition in it.
Highlights
Титанат кальция-меди СаСu3Ti4O12 привлекает пристальное внимание ученых в связи с проявлением огромных значений диэлектрической проницаемости (ε ~104 –105) в широком температурном (100 – 600 K) и частотном интервалах
Преимущественной среди них является модель, согласно которой микроструктура соединения рассматривается как зерно-прослойка, формирующая потенциальный барьер на границах зерен или доменов и ответственная за диэлектрические свойства соединения [19 – 21]
В результате анализа температурных зависимостей параметров СРЕ1 и СРЕ2, прежде всего обращает внимание тот факт, что параметры этих элементов близки по величине, TCPE1 отличается от TCPE2 в 3 – 4 раза, а их средние значения практически совпадают (Рис. 6 а, 6 b), что указывает на близкие электрические свойства слоев
Summary
Обладающими огромными значениями диэлектрической проницаемости (ε ~104 –105) выделяется титанат кальция-меди СаСu3Ti4O12 с кубической структурой двойного перовскита (Im3) [1, 2], первые сведения о котором получены в 1967 г. из работы [3], а открытие уникальных диэлектрические свойств этого соединения принадлежит М. Значительным преимуществом данного соединения является сохранение высоких значений диэлектрической проницаемости в широком интервале температур 100 − 600 К в диапазоне частот от 20 Гц до 1 МГц [5 – 7]. В последнее время в некоторых работах отмечается [9, 22], что фазовый состав и микроструктура титаната кальция-меди чутко реагируют на условия синтеза — атмосферу, температуру и длительность термообработки. В связи с этим, исследование влияния примесей, в частности, оксида меди (II) на электрические свойства титаната кальция-меди представляется особо актуальным. В связи с этим, в настоящей работе представлены результаты исследования методом импеданс-спектроскопии электрических свойств композита СaCu3Ti4O12-CuO. Для исследования электрических свойств композита на обе стороны диска нанесен токопроводящий слой методом вжигания серебряной пасты. Измерение электрических свойств СaCu3Ti4O12-CuO при комнатной температуре выполнено с помощью анализатора иммитанса широкополосного Е7 – 28 (ОАО “МНИПИ”, республика Беларусь). Термический анализ образцов проведен в температурном интервале 23 ÷1100°C при использовании анализатора STA 409 PC Luxx (Germany)
Sign-in/Register to view highlights & summary Sign-in/Register to access full text options 
Free) 
Talk to us
Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have
Schedule a call
