Baryum Titanat Esaslı Seramiklere Çeşitli Oksit İlavelerinin Elektriksel Özellikler Üzerine Etkisi

Tez Türü: Doktora

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Sakarya Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Metalurji Ve Malzeme Mühendisliği Bölümü, Türkiye

Tez Danışmanı: Uğur Şen

Tezin Onay Tarihi: 2018

Tezin Dili: Türkçe

Özet:

Anahtar kelimeler: Baryum titanat zirkonat (BTZ), dielektrik malzemeler, seramik teknolojisi, sinterleme, X-ray difraksiyonu, elektriksel geçirgenlik, dielektrik kayıplar.

Tipik bir ABO₃ perovskit tipi yapı malzemesi olan BaTiO₃, piezoelektrik bileşenlerin en fonksiyonel materyalleri olarak teknolojide karşımıza çıkmaktadır. Baryum titanat (BaTiO₃, BT) ve baryum zirkonyum titanat (BaZr_xTi_1-xO₃, BZT) gibi perovskit yapılı metal oksit seramikler, eşsiz ferroelektrik, piroelektrik ve piezoelektrik özelliklerinden yararlanılan çeşitli elektronik uygulamalarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Ayrıca baryum titanyum zirkonat seramikler çok kararlı yapıları ve yüksek voltajlara karşı yüksek yalıtım özelliklerinden dolayı dinamik rasgele erişimli bellek (DRAM) ve mikro-elektro mekanik sistem (MEMS) uygulamaları için son derece umut verici ve kullanışlı bir malzemedir.

Yapılan bu tez çalışmasında (BaZr_xTi_1-xO₃) esaslı dielektriksel seramikler 0 ≤ x ≤ 1.00 bileşim aralıklarında üretilmiştir. Bor oksit (B₂O₃) katkısı (BaZr_xTi_1-xO₃) seramiklere sinterleme prosesine yardımcı bir oksit ilavesi olarak eklenmiş ve tek fazlı BT ve BZT dielektriksel seramiklerin üretimi klasik katı-katı hal reaksiyonu yoluyla gerçekleştirilmiştir. Üretilen seramiklerin ilave edilen farklı oranlardaki ZrO₂ ve yapılan B₂O₃ ilavesine bağlı olarak mikroyapısal karakterizasyonu, yüzey morfolojisi ve kristal yapılarındaki değişiklikler SEM, FEG-SEM ve XRD analizleri yapılarak araştırılmıştır. Elde edilen (BaZr_xTi_1-xO₃) dielektrik seramiklerin oda sıcaklığındaki X-ışınları analizlerinden tek fazlı perovskit yapıda olduğu tespit edilmiştir. Sitokiyometrik olarak belirlenen kompozisyonlarda karıştırılan seramik tozlarının tane boyut dağılımı BET analizi ile gerçekleştirilmiştir. Başlangıç seramik tozlarının DSC ve TGA analizleri (BaZr_xTi_1-xO₃) seramiklerin reaksiyon mekanizmalarını tanımlayan gerçekçi bir yaklaşım önermek için kullanılmıştır. Üretilen seramik malzemelerin karakteristik özellikleri Raman spektrumları yardımı ile araştırılmıştır. (BaZr_xTi_1-xO₃) seramik malzemelerin frekansa bağlı olarak ölçülen dielektriksel davranışları incelenmiştir. Tayin edilen dielektriksel sabit ve dielektriksel kayıpların belirlenmesi için yapılan tüm ölçümler oda sıcaklığında 1kHz-1Mhz aralığında gerçekleştirilmiştir. (BaZr_xTi_1-xO₃) seramiklerin elektriksel özelliklerinin, sinterleme sıcaklığına, ilave edilen katkı maddelerinin oranına bağlı olarak değiştiği gözlenmiştir.

Sonuç olarak yapılan tez çalışmasında elde edilen deneysel sonuçlar literatür ile karşılaştırılmalı olarak tartışılmış ve ileride yapılacak olan benzer çalışmalara yol göstermesi açısından farklı fikirler önerilmiştir.