อิทธิพลของการเติมแมงกานีสต่อสมบัติทางไฟฟ้าและแม่เหล็กของเพอรอฟสไกต์ออกไซด์เอนโทรปีสูง

Abstract

ในงานวิจัยนี้ได้ศึกษาผลของการเจือแมงกานีสเข้าไปในตำแหน่งบีของเซรามิกเพอรอฟสไกต์เอนโทรปีสูง (Na0.2Bi0.2Ba0.2Sr0.2Ca0.2)Ti1-xMnxO3 (NBBSCT) ต่อสมบัติทางด้านไฟฟ้าและแม่เหล็ก โดยเจือแมงกานีสที่ความเข้นข้น x เท่ากับ 0, 0.05, 0.10, 0.15 และ 0.20 การเตรียมผงเซรามิกนั้นเตรียมด้วยวิธีปฎิกิริยาสถานะของแข็งซึ่งเผาแคลไซน์ที่อุณหภูมิ 975 องศาเซลเซียส เป็นระยะเวลา 1 ชั่วโมงด้วยอัตราการให้ความร้อน 5 องศาเซลเซียสต่อนาที และทำการเผาผนึกภายในถ้วยอะลูมินาที่อุณหภูมิ 1275 องศาเซลเซียส เป็นระยะเวลา 2 ชั่วโมงด้วยอัตราการให้ความร้อน 2 องศาเซลเซียสต่อนาที โครงสร้างผลึกและเฟสของ NBBSCT เซรามิกหลังจากเผาผนึกแล้วพบว่าทุกปริมาณการเจือพบโครงสร้างผลึกรูปแบบคิวบิกของเพอรอฟสไกต์และไม่พบเฟสทุติยภูมิ ขนาดเกรนเฉลี่ยลดลงเมื่อปริมาณการเจือแมงกานีสสูงขึ้น โดยขนาดเกรนเฉลี่ยอยู่ในช่วง 8.07 ถึง 11.08 ไมโครเมตร ความหนาแน่นเฉลี่ยเท่ากับ 5.13 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร เมื่อวิเคราะห์สมบัติทางไฟฟ้าพบว่าเซรามิก NBBSCT ที่ไม่ได้เจือแมงกานีสแสดงพฤติกรรมเป็นแบบรีแลกเซอร์เฟอโรอิเล็กทริก แต่เมื่อเจือแมงกานีสพบการสูญเสียพฤติกรรมแบบรีแลกเซอร์เฟอโรอิเล็กทริก อีกทั้งเมื่อปริมาณการเจือแมงกานีสสูงขึ้นค่าการสูญเสียไดอิเล็กทริกมีค่าสูงเพิ่มขึ้นตาม ประสิทธิภาพของการกักเก็บพลังงานของเซรามิก NBBSCT มีประสิทธิภาพลดลงเมื่อเพิ่มปริมาณการเจือแมงกานีสสูงมากขึ้น การศึกษาสมบัติแม่เหล็กพบว่าการเจือแมงกานีสเข้าไปในโครงสร้างทำให้เซรามิกแสดงพฤติกรรมแม่เหล็กแบบพาราแมกเนติก และเมื่อเพิ่มปริมาณการเจือแมงกานีสที่สูงมากขึ้นส่งผลให้ค่าแม่เหล็กอิ่มตัวมีค่าสูงเพิ่มขึ้นตาม