Ảnh hưởng kích thước đến cấu trúc tinh thể của hạt nano barium titanate

Journal of Applied Physics - Tập 98 Số 1 - 2005
Masatomo Yashima1, Takuya Hoshina2, Daiju Ishimura1, Syuuhei Kobayashi1, Wataru Nakamura1, Takaaki Tsurumi2, Satoshi Wada2
1Tokyo Institute of Technology Department of Materials Science and Engineering, Interdisciplinary Graduate School of Science and Engineering, , 4259 Nagatsuta-cho, Midori-ku, Yokohama 226-8502, Japan
2Tokyo Institute of Technology Department of Metallurgy and Ceramics Science, Graduate School of Science and Engineering, , 2-12-1 Ookayama, Meguro-ku, Tokyo 152-8552, Japan

Tóm tắt

Chúng tôi đã nghiên cứu ảnh hưởng kích thước đến cấu trúc tinh thể của hạt nano barium titanate (BaTiO3) với kích thước 40, 140 và 430 nm, thông qua kỹ thuật tán xạ neutron và diffracting X-ray đồng bộ hóa có độ phân giải cao. Các mẫu này được chuẩn bị bằng phương pháp phân hủy nhiệt hai bước đã được sửa đổi từ barium titanyl oxalate, tạo ra rất ít tạp chất trong mạng tinh thể. Phân tích Rietveld của dữ liệu tán xạ neutron cho các hạt BaTiO3 kích thước 430 nm và 140 nm đã được thực hiện với giả định chỉ có một pha của cấu trúc lập phương (P4mm). Tỉ lệ trục c/a của BaTiO3 lập phương giảm với việc giảm kích thước hạt từ 430 xuống 140 nm. Các hạt barium titanate với kích thước 40 nm bao gồm (1) các tinh thể lập phương (83 wt %) có thể tích ô mạng lớn và tỉ lệ trục c/a = 1.000(5) và (2) một pha lục giác (P63mmc, 17 wt %) có thể tích ô mạng lớn. Phân tích Rietveld và phương pháp tối đa-entropy cho thấy có sự dịch chuyển nguyên tử từ vị trí lý tưởng của cấu trúc lập phương và hiện tượng cực địa tự phát của pha lập phương ngay cả trong các hạt BaTiO3 kích thước 40 nm. Phân bố mật độ hạt nhân của các hạt kích thước 140 nm với hằng số điện cao không cho thấy sự rối loạn vị trí lớn, trong khi nguyên tử Ba của BaTiO3 lập phương ở các hạt kích thước 40 nm có tham số dịch chuyển nguyên tử nhỏ hơn.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

1991, J. Am. Ceram. Soc., 74, 1841, 10.1111/j.1151-2916.1991.tb07797.x

2003, J. Mater. Sci., 38, 2655, 10.1023/A:1024438703449

2003, Jpn. J. Appl. Phys., Part 1, 42, 6188, 10.1143/JJAP.42.6188

Nair, 2005, Developments in Dielectric Materials and Electronic Devices, 189

1989, J. Am. Ceram. Soc., 72, 1555, 10.1111/j.1151-2916.1989.tb07706.x

1990, J. Am. Ceram. Soc., 73, 3422, 10.1111/j.1151-2916.1990.tb06470.x

1995, Jpn. J. Appl. Phys., Part 1, 34, 6149, 10.1143/JJAP.34.6149

2002, J. Phys. Soc. Jpn., 71, 1218, 10.1143/JPSJ.71.1218

2004, Mater. Res. Bull., 39, 1045, 10.1016/j.materresbull.2004.03.001

1990, J. Appl. Crystallogr., 23, 286, 10.1107/S0021889890003636

Coppens, 1992, Synchrotron Radiation Crystallography, 186

2002, Chem. Phys. Lett., 363, 129, 10.1016/S0009-2614(02)01204-6

2004, J. Appl. Crystallogr., 37, 786, 10.1107/S002188980401698X

1998, Jpn. J. Appl. Phys., Part 1, 37, 3319, 10.1143/JJAP.37.3319

2000, Mater. Sci. Forum, 321–324, 198

1993, J. Appl. Crystallogr., 26, 159, 10.1107/S0021889892010793

2002, Recent Research Developments in Physics, 699

1992, Rev. Sci. Instrum., 63, 1046

1992, Rev. Sci. Instrum., 63, 1023, 10.1063/1.1143183

2002, J. Solid State Chem., 164, 51, 10.1006/jssc.2001.9447

1986, J. Appl. Crystallogr., 19, 440, 10.1107/S0021889886088982

1990, J. Appl. Crystallogr., 23, 485, 10.1107/S002188989000704X

1996, J. Am. Ceram. Soc., 79, 2847, 10.1111/j.1151-2916.1996.tb08718.x

1993, J. Appl. Phys., 74, 7603, 10.1063/1.354989

1994, J. Am. Ceram. Soc., 77, 1067, 10.1111/j.1151-2916.1994.tb07270.x

1994, Acta Crystallogr., Sect. B: Struct. Sci., 50, 663, 10.1107/S0108768194006257

1998, Appl. Phys. Lett., 72, 182, 10.1063/1.120678

1994, Acta Crystallogr., Sect. C: Cryst. Struct. Commun., 50, 160, 10.1107/S0108270193008637

1992, Acta Crystallogr., Sect. B: Struct. Sci., 48, 764, 10.1107/S010876819200510X

1970, J. Phys. Soc. Jpn., 29, 1314, 10.1143/JPSJ.29.1314

1950, Phys. Rev., 78, 748, 10.1103/PhysRev.78.748

2000, Phys. Rev. B, 62, 3065, 10.1103/PhysRevB.62.3065

1991, Acta Crystallogr., Sect. B: Struct. Sci., 47, 192, 10.1107/S0108768190011041

Thông tin
Thông tin xuất bản

Journal of Applied Physics

Tập 98 Số 1

Thông tin tác giả