망간이 혼입된 층상구조 Na1.9Li0.1Ti3O7세라믹스의 유전율 ‒ 분광법과 교류 전도도 측정 연구

Abstract

유전율-분광법과 교류 전도도 측정 연구를 망간이 혼입된 층상구조의 <TEX>$Na_{1.9}Li_{0.1}Ti_3O_7$</TEX>에 시도하였다. 373-723K 온도와 100Hz-1MHz 주파수 영역에서 loss 탄젠트 (Tan<TEX>$\delta$</TEX>), 상대적 유전율 (<TEX>$\varepsilon_{r}$</TEX>) 그리고 교류 전도 도 (<TEX>$\sigma_{ac}$</TEX>)의 의존성을 혼입 유도체들에 대하여 조사하였다. 다양한 전도도 메커니즘이 존재하는데 MSLT-1과 MSLT-2의 경우에는 낮은 온도영역에서 전자에 의한 전도도를 보인다. MSLT-3의 경우에는 금지된 층간 이온 전 도도가 전자 전도도와 함께 존재한다. 이러한 층간 이온 전도도는 모든 혼입 유도체들에 대하여 중간 온도 영역에 존재한다. 가장 높은 온도 영역에서는 MSLT-1과 MSLT-2의 경우에는 이온 전도도와 polaron에 의한 전도도가 존재하고 MSLT-3에 대하여는 이온 전도도 만이 존재한다. 망간이 혼입된 층상구조의 <TEX>$Na_{1.9}Li_{0.1}Ti_3O_7$</TEX>에서 Loss 탄젠트 (Tan<TEX>$\delta$</TEX>)는 전자 전도도와 쌍극자의 위치, 그리고 공간 전하 분극화에 기인한다. 상대적 유전율의 증가는 층간 에 쌍극자 수의 증가에 기인하고 반면 상대적 유전율의 감소는 높은 혼입율에 따른 누전 전류의 증가에 기인한다. The dielectric-spectroscopic and ac conductivity studies firstly carried out on layered manganese doped Sodium Lithium Trititanates (<TEX>$Na_{1.9}Li_{0.1}Ti_3O_7$</TEX>). The dependence of loss tangent (Tan<TEX>$\delta$</TEX>), relative permittivity (<TEX>$\varepsilon_r$</TEX>) and ac conductivity (<TEX>$\sigma_{ac}$</TEX>) in temperature range 373-723K and frequency range 100Hz-1MHz studied on doped derivatives. Various conduction mechanisms are involved during temperature range of study like electronic hopping conduction in lowest temperature region, for MSLT-1 and MSLT-2. The hindered interlayer ionic conduction exists with electronic hopping conduction for MSLT-3. The associated interlayer ionic conduction exists in mid temperature region for all doped derivatives. In highest temperature region modified interlayer ionic conduction along with the polaronic conduction, exist for MSLT-1, MSLT-2, and only modified interlayer ionic conduction for MSLT-3. The loss tangent (Tan<TEX>$\delta$</TEX>) in manganese-doped derivatives of layered <TEX>$Na_{1.9}Li_{0.1}Ti_3O_7$</TEX> ceramic may be due to contribution of electric conduction, dipole orientation, and space charge polarization. The corresponding increase in the values of relative permittivity may be due to increase in number of dipoles in the interlayer space while the corresponding decrease in the values of relative permittivity may be due to the increase in the leakage current due to the higher doping.