Investigation of dielectric properties of Fe and Co coated thin films on PbZrTiO3

Year 2024, , 1702 - 1708, 31.07.2024

Aliye Kahyaoğlu , Ahmet Demirkaya , Dilek Kafkas

https://doi.org/10.29130/dubited.1409595

Abstract

PbZr1-xTixO3 ceramic material, which has ferroelectric-piezoelectric properties, attracts great attention from researchers due to its electrical and electromechanical properties. In this study, Fe and Co materials with ferromagnetic properties were coated separately on the ferroelectric-piezoelectric PbZr0.5Ti0.5O3 (PZT) ceramic material by vacuum evaporation technique. The variation of dielectric properties such as dielectric constant, dielectric loss, loss tangent, cole-cole diagram of the prepared thin films with frequency was examined. Dielectric constant, dielectric loss, loss tangent, cole-cole diagram of pure PZT, Fe-coated PZT and Co-coated PZT thin films were measured with an impedance analyzer as a function of frequency (in the range of high frequency) at room temperature.

Keywords

dielectric properties, PZT, multiferroic

PbZrTiO3 üzerine Fe ve Co kaplanmış İnce Filmlerin Dielektrik Özelliklerinin İncelenmesi

Abstract

Ferroelektrik-piyezoelektrik özelliklere sahip PbZr1-xTixO3 seramik malzemesi elektriksel ve elekromekaniksel özelliklerinden dolayı araştırmacılar tarafından büyük ilgi görmektedir.
Bu çalışmada, Ferroelektrik-piyezoelektrik PbZr0,5Ti0,5O3 (PZT) seramik malzemesi üzerine vakum buharlaştırma tekniği ile ferromanyetik özelliklere sahip Fe ve Co malzemeleri ayrı ayrı kaplanmıştır. Hazırlanmış ince filmlerin dielekrik sabiti, dielektrik kayıp, kayıp tanjantı, cole-cole diyagram gibi dielektrik özelliklerin frekansla değişimi incelenmiştir. Saf PZT, Fe kaplı PZT ve Co kaplı PZT ince filmlerin dielekrik sabiti, dielektrik kayıp, kayıp tanjantı, cole-cole diyagramı oda sıcaklığında frekansın bir fonksiyonu olarak (100 MHz ile 3 GHz aralığında) empedans analizörü ile ölçülmüştür.

Keywords

PZT, multiferroik, dielektrik özellik

References

• [1] F. Mikailzade, B. Aktaş, M. Özdemir, “İnce film ve katmanlı yapılı yeni magnetoelektrik nano-malzemelerin araştırılması ve geliştirilmesi” Project Report Tubitak, Gebze, 2009
• [2] G.A. Prinz, “Magnetoelectronics”, Science, 282, 1660-1663, 1998
• [3] G.A. Prinz, “Magnetoelectronics applications”, J. Magn. Magn. Mater., 200, 57–68, 1999
• [4] K. Ueda, H. Tabata, and T. Kawai, “Coexistence of ferroelectricity and ferromagnetism in BiFeO3–BaTiO3 thin films at room temperature”, Appl. Phys. Lett. 75, 555-557, 1999
• [5] M. Y. Kaya, M. G. Özyazıcı, E. Menşur-Alkoy, S. Alkoy, “Kurşun Nikel Niyobat-Kurşun Zirkonat Titanat seramik kompozisyonun elektriksel ve elektromekanik özellikleri ve dönüştürücü uygulaması”, AKÜ FEMÜBİD, 19, 294-301, 2019
• [6] D.S. Schmool, D. Markó, “Magnetism in Solids: Hysteresis”, Materials Science and Materials Engineering, 2018
• [7] Tin Trong Dinh et. all, “ Dielectric material characterization of concentre in GHz range in dependence on pore volüme and water content” Construction and Building Materials, 311, 125234, 2021
• [8] Muhittin Ozturk, “Bazı metal ve boya iyonları katkılı hidrojellerin dielektrik özelliklerinin incelenmesi” Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi, Doktora Tezi, 2018
• [9] Gorur Govinda Raju. Dielectric Loss and Relaxation—I from: Dielectrics in Electric Fields CRC Press, 13 May 2016
• [10] Everard CD, Fagan CC, O’donnell CP, O’callaghan DJ, Lyng JG, “Dielectric Properties of Process Cheese from 0.3 to 3 GHz”. Journal of Food Engineering, 75(3): 415-422, 2006
• [11] Delipınar Didem, “Probertit, Elektrokoagülasyon Termal Atık Ve Elektrokoagülasyon Bor Atığın Dielektrik Özelliklerinin Empedans Spektroskopisi Yöntemi İle İncelenmesi”. Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, İstanbul, 2013
• [12] M. Okutan et. all., Analysis of electromagnetic properties of Ce–Zn substituted barium hexaferrite for electronic circuit applications, Physica B: Physics of Condensed Matter, 630, 2022
• [13] L.P. Silva Neto et. all, Characterization of ceramic dielectrics for sub-GHz applications in nonlinear transmission lines, SBMO/IEEE MTT-S International Microwave & Optoelectronics Conference (IMOC), 2013