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

Yıl 2024, , 1702 - 1708, 31.07.2024

Aliye Kahyaoğlu , Ahmet Demirkaya , Dilek Kafkas

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

Öz

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.

Anahtar Kelimeler

dielectric properties, PZT, multiferroic

PbZrTiO3 üzerine Fe ve Co kaplanmış İnce Filmlerin Dielektrik Özelliklerinin İncelenmesi

Öz

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.

Anahtar Kelimeler

PZT, multiferroik, dielektrik özellik

Kaynakça

• [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