Mg kattkılı CCTO seramiklerin dielektrik özelliklerinin ve karakterizasyonunun incelenmesi
Mg kattkılı CCTO seramiklerin dielektrik özelliklerinin ve karakterizasyonunun incelenmesi
Yazar: ÇETİN AKÇİT
Danışman: DOÇ. DR. SEDEF DİKMEN
Anadolu Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu çalışmada, 0 ≤ x ≤ 0,08 mol bileşim aralığında kalsiyum bakır titanat, CaCu3Ti4O12
(CCTO) katkılı magnezyum oksit, katı-hal reaksiyon metodu kullanılarak hazırlandı,
ardından elde edilen numunelerin faz yapıları, morfoloji ve dielektrik özelliklerini
iyileştirmek amacıyla 20'şer ve 40'ar saat süreyle, 1030°C sıcaklıkta CCTO sinterlenmesi
işlemi yapılmıştır. CCTO ve Mg katkılı CCTO'nun mikroyapısı, yapısal morfolojisi XRD
ve SEM tarafından incelenmiştir. CCTO ve MgO tozları kullanılarak hazırlanan
CCTO/Mg katkılı seramiklerin dielektrik özellikleri empedans spektroskopisi
kullanılarak incelenmiştir. Numunelerin bağıl dielektrik sabitleri 100 Hz ile 1 MHz
aralığındaki frekansa bağlı değişimleri incelenmiştir. Mg'nin CCTO'ya katkılama
etkisinin dielektrik sabitini arttırabildiği, 40 saat boyunca 100 Hz'de x=0,02 için elde
edilen, R=1044,28 maksimum dielektrik sabiti ile görülmüştür. 100 Hz'lik frekans
değerinde elde edilen en düşük dielektrik sabiti saf CCTO için R=240,47 değerindedir,
bunu SEM fotoğrafları da doğrulamaktadır. Sırasıyla 0,02CCTO20, 0,05CCTO20 ve
0,06CCTO40 için SEM fotoğrafları kübik düzgün yüzeylere sahip taneleri gösterir.
SEM sonuçları, katkılamanın dielektrik sabitinin arttırması ile tane boyutunun da arttığını
veya yoğunlaşmanın belirginleştiğini göstermektedir. SEM sonuçları, katkılamadan
dolayı dielektrik sabitinin artmasıyla etkin bir şekilde tanelerin genişlemesi veya
yoğunlaşmasını göstermektedir. kristal faz oluşumu eşliğinde kafes yapının genişlemesi
(x = 0,01; 0,02 ve 0.06 için), X-ışını difraksiyon çalışmaları ile doğrulanmıştır. Sonuç
olarak, CCTO'nun yanında bir magnezyum oksit fazının varlığı dielektrik özelliklerin
iyileştirilmesinde önemli bir rol oynar.
Anahtar Sözcükler: CaCu3Ti4O12 (CCTO), MgTiO3, Dielectric properties, XRD, SEM.

Abstract:
In this work, calcium copper titanate, CaCu3Ti4O12 (CCTO) with magnesium oxide, MgO
composition of 0 ≤ x ≤ 0,08 were prepared using the solid-state reaction method followed
by sintering of CCTO at 1030oC and for 20 and 40 h, sintering processes were employed
in order to improve phase structures, morphology and dielectric properties. XRD and
SEM have studied the microstructure, structural morphology of CCTO and Mg-doped
CCTO. The dielectric properties of CCTO/ Mg-doped ceramics which prepared using
CCTO and MgO powders was studied using impedance spectroscopy. The relative
dielectric constants of the samples were examined for frequency dependent changes in
the range of 100 Hz to 1 MHz. The doping effect of Mg to CCTO was seen to be able to
increase the dielectric constant with maximum dielectric constant shown by x = 0.02,
R=1044.28 at 100 Hz for 40 h. The lowest dielectric constant at frequency 100 Hz
obtained was shown by pure CCTO with a value of 240.47, which is also evident from
the SEM micrographs. The SEM micrograph shows the grains with smooth surfaces
associated with cubical appearance for 0.02CCTO20, 0.05CCTO20, and 0.06CCTO40,
respectively. SEM results show that doping effectively enhanced grain growth or
densification, which should increase the dielectric constant. Efficient crystalline phase
formation (for x=0.01, 0.02 and 0.06) accompanied by doped lattice constant expansion
was confirmed through X-ray diffraction studies. As a result, the presence of a magnesium
oxide phase beside the CCTO plays an important role for enhancing the dielectric
properties.
Keywords: CaCu3Ti4O12 (CCTO), MgTiO3, Dielectric properties, XRD, SEM.