Influence of the type of rare-earth cation on electrical properties of Ba(Zr,Ti)O3 ceramics

Abstract

En este artículo es investigado el efecto del radio iónico de diferentes cationes de tierras raras sobre las propiedades eléctricas del compuesto Ba(Zr,Ti)O3. La cerámica BaZr0.09Ti0.9O3 fue dopada con iones de Gd3+, Pr3+ y La3+, sustituyendo un 5 % de contenido de cationes Ba2+. Los resultados muestran que el coeficiente de difusividad se incrementa con el aumento del radio iónico, mientras el carácter de la transición de fase permanece casi constante, de acuerdo con el modelo fenomenológico de Santos-Eiras. En todas las muestras se reporta un comportamiento no relajador. El proceso de conductividad iónica en el BaZr0.09Ti0.9O3 aparece a 200 ºC, valor inferior al observado en el material cerámico BaTiO3. El valor de energía de activación en el proceso de conductividad del BaZr0.09Ti0.9O3 (Ea= 0.81 eV) indica un mecanismo de compensación de carga en la estructura cristalina similar al BaTiO3, es decir vacancias de oxígeno simplemente ionizadas. Para el compuesto BaZr0.09Ti0.9O3 dopado con iones Gd3+, Pr3+ y La3+ aparece además un mecanismo de conducción de electrones, debido a la sustitución del Ba2+.