منصة الرسائل والاطاريح: دراسة خصائص البنيوية والكهربائية للسيراميك المُشوب بأيونات مانحة وكاسبة

الخلاصة

تم تحضير مواد فيروكهربائية والمكونة بشكل رئيسي من الرصاص (PZT) Lead zirconate titanate باستخدام الطريقة التقليدية (طريقة تفاعل الحالة الصلبة)، بالحالة النقية وبالتشويب بأيونات مختلفة. التركيب الاساسي الي تم اختياره يقع في منطقة ال Rhombohedral في مخطط التوازن PZ-PT وحسب الصيغة الكيميائية Pb1.03 (Zr0.56Ti0.44) O3 والتي بالقرب من منطقة ال Morphotropic Phase Boundary (MPB) التي تتميز باحتوائها على نوعين من البنية البلورية لمادة الPZT الفيروكهربائية، هما (Tetragonal) وال (rhombohedral). تم اتباع إستراتيجيات مختلفة في التشويب لمعرفة تأثير الايونات المشوبة على الخصائص البنيوية والتركيبية والكهربائية على مادة ال PZT الفيروكهربائية. الطريقة الاولى تضمنت التشويب بأيون ال La3+ في الموقع A من المادة الأم حسب الصيغة ABO3 المميزة لبنية البيروفسكايت، أي التشويب يكون باستبدال جزئي لأيون ال Pb+2 .بهذا يكون التشويب مانح والمادة المنتجة تُوصف بانها Soft. اما الطريقة الثانية، تضمنت التشويب بأيون ال Sc3+ في الموقع B من المادة الأم أي التشويب يكون باستبدال جزئي لأيون ال Zr+4 .بهذا يكون التشويب كاسب والمادة المنتجة تُوصف بانها Hard. تم اختيار الZr+4 وليس ال Ti+4 كموقع للتشويب كون ال Zr+4 يعمل على تثبيت البنية البلوية rhombohedral وهذا غير مطلوب، كون الهدف المطلوب هو احداث تحول طوري في المادة. . اما الطريقة الثالثة، تضمنت التشويب بأيون ال La3+ وال Sc3+ في الموقعA وB في نفس الوقت في المادة الأم أي التشويب يكون باستبدال جزئي لأيونات ال Pb+2 وال Zr+4 ، على التوالي. بهذا يكون التشويب مانح وكاسب في نفس الوقت والمادة المنتجة تُوصف بانها Complex doped materials. العينات بمختلف التراكيب أظهرت بنية مجهرية كثيفة ومتجانسة باستثناء PSZT حيث تميزت الاخيرة بحجم حبيبي صغير نسبياً. فيما بينت تحاليل حيود الاشعة السينية ان اضافة ال Sc3+ أو ال La3+ + Sc3+ تساعد على احداث تحول طوري، حيث كشفت التحاليل ظهور طور ال(Tetragonal) الى جانب طور ال (rhombohedral). فيما يخص الفحوصات الكهربائية، أظهرت النتائج ان السيراميك الصلب المشوب بال Sc+ 3 يمتلك أعلى قيم للسماحية النسبية وأدنى خسارة عازلة عند تردد 100 كيلو هرتز.