Study of electrical properties of Perovskite (𝐄𝐮 − 𝐒𝐫)𝐓𝐢𝟏−𝐱 𝐗𝐱𝐎𝟑

No Thumbnail Available

Date

2021

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Publisher

Saudi Digital Library

Abstract

In recent years, there has been an urgent need to develop lead-free Ceramic oxide due to the health hazards of lead (Pb) and environmental issue of concern. Hence, there is a drive to grow environment-friendly ceramic materials to replace traditional lead-in oxide materials. In this regard, the strontium titanate (SrTiO3) (abbreviated as STO) compound is considered as one of the promising materials owing to its superior electric properties and excellent energy application. In addition, the researchers have been able to improve the conductivity of pure SrTiO3 by doping process. Consequently, in the present thesis suitable doping at A and B sites was performed to obtain great performing electrical properties. The manganese-doped europium strontium titanate lead-free ceramic has been successfully prepared by standard solid-state reaction method at high temperatures. The electrical properties of polycrystalline ceramics Eu0.9Sr0.1Ti1-xMnxO3 (where x = 0,0.1, and 0.2) were investigated by means of impedance spectroscopy technique. The effects of Mn doping on the electrical properties were analysed for different doping concentration. The conduction mechanism and impedance spectrum were also comprehensively studied in the temperature range of 300K to 700K over a wide frequency window, 40 Hz to 110 MHz. Complex impedance analysis indicates the presence of a relaxation phenomenon analysis and confirms that the relaxation processes are of the non-Debye type. The impedance spectra for (x=0, 0.1) show a low frequency hook at different temperatures associated with an inductance. The impedance results were fitted by an adequate equivalent circuit involving two contributions attributed to grains and grain boundaries. The electrical measurements prove that the conductivity depends on Mn concentration. The activation energy Ea is elevated from 104 meV to 305 meV when increasing the manganese content. The obtained value of activation energy evidence that the conduction mechanism is thermally activated. Also, Conductivity analysis indicates that the investigated compound exhibits a semiconductor behaviour. It is found that the conductivity spectra of the studied sample follow a single Jonscher‟s Law. Then the thermal evolution of the electrical conduction is explained in terms of the Hopping conduction mechanism. The conduction mechanism over the dispersive region is interpreted by different models. In fact, the variation of the frequency exponent „s‟ with temperature shows distinct hopping mechanisms with different manganese content. These results indicate that the suitable Mn content is beneficial to improve the electrical performances of the material

Description

في السنوات الأخيرة ، أصبح هناك حاجة ملحة لتطوير أكسيد السيراميك الخالي من الرصاص بسبب المخاطر الصحية للرصاص (P) والقضايا البيئية ذات الاهتمام. وبالتالي ، هناك دافع لتطوير مواد خزفية صديقة للبيئة لتحل محل مواد أكسيد الرصاص التقليدية في هذا الصدد ، يعتبر مركب تيتانات السترونتيوم (SrTiO3) (اختصارًا) باسم (STO أحد المواد الواعدة نظرا لخصائصه الكهربائية الفائقة وتطبيقاته البارزة في مجال الطاقة. إضافة الى ذلك تمكن الباحثون بتحسين الموصلية عن طريق تطعيم مرکب SrTiO في الأطروحة الحالية جرى تطعيم المركب بالموقعين A و B من أجل الحصول على خصائص كهربائية قوية الأداء. فقد تم بنجاح تحضير سيراميك اليوروبيوم سترونتيوم تيتانات المطعم بالمنغنيز بواسطة طريقة تفاعل الحالة الصلبة التقليدية عند درجات حرارة عالية تم فحص الخواص الكهربائية للسيراميك متعدد البلورات Euo.. Sro.1T1xnxO3 حيث 0 = 0.1 و ۰.۲) باستخدام تقنية التحليل الطيفي للمقاومة. تم تحليل تأثير معدن المنغنيز على الخواص الكهربائية عند تراكيز مختلفة. تمت أيضا دراسة آلية التوصيل وطيف الممانعة بشكل شامل في نطاق درجة حرارة من ٣٠٠ كلفن إلى ۷۰۰ كلفن عبر نافذة تردد واسعة من ٤٠ هرتز إلى ١١٠ ميجاهرتز يؤكد تحليل المعاوقة المركبة أن عمليات الاسترخاء لا تتبع سلوك Debye تظهر أطياف المعاوقة لـ ( 0 = x، ۰.۱) منحنی اضافي منخفض التردد عند درجات حرارة مختلفة مرتبط بتأثير المحاثة تم تركيب نتائج المعاوقة بواسطة دائرة مكافئة مناسبة تتضمن مساهمتين منسوبة إلى الحبيات وحدود الحبيبات تثبت القياسات الكهربائية أن الموصلية تعتمد على تركيز .Mn طاقة التنشيط Ea ترتفع من 1 إلى Me ٣٠٥ عند زيادة المنغنيز. تدل القيمة التي تم الحصول عليها من طاقة التنشيط على أن آلية التوصيل يتم تنشيطها حرارياً. أيضا ، يشير تحليل الموصلية إلى أن المركب الذي تم فحصه يُظهر سلوكًا شبه موصل. لقد وجد أن أطياف التوصيل للعينة المدروسة تتبع قانون جونشر ثم تم شرح التطور الحراري للتوصيل الكهربائي من خلال آلية التوصيل بالقفز. كما تم تفسير آلية التوصيل في منطقة الانتشار بنماذج مختلفة. في الواقع ، يُظهر المتغير الأسي "s" مع درجة الحرارة تباين آليات التنقل باختلاف تركيز المنجنيز تشير هذه النتائج إلى أن محتوى المنغنيز المناسب مفيد لتحسين الأداء الكهربائي للمادة.

Keywords

Citation

Endorsement

Review

Supplemented By

Referenced By

Copyright owned by the Saudi Digital Library (SDL) © 2025