Comportamiento dieléctrico de cerámicos de CaCu₃Ti₄O₁₂

Abstract

En este trabajo se prepararon cerámicos basados en CaCu 3 Ti 4 O 12 (CCTO) por reacción en estado sólido a 900°C y posterior sinterizado a 1100°C. Mediante difracción de rayos X (DRX) se comprobó la presencia de CCTO. A través de espectroscopía Raman se observó la presencia de una fase secundaria rica en CuO. Las mediciones de espectroscopía de impedancia demostraron que este material presenta una constante dieléctrica mayor a 13.000ε 0 en el intervalo comprendido entre 25 y 10 6 Hz. Este valor es atribuido a la presencia de mecanismos de polarización de carga espacial y dipolar. Palabras claves: CaCu 3 Ti 4 O 12, propiedades dieléctricas. Dielectrical behaviour of CaCu 3 Ti 4 O 12 ceramicsIn this work, CaCu 3 Ti 4 O 12 (CCTO) ceramics were prepared by solid state reaction at 900°C for 12 h and sintered at 1100°C during 3 h. The main phase detected through X-ray diffraction (XRD) was CCTO. Also, by means of Raman spectroscopy, it was observed a secondary phase rich in CuO. A dielectric constant higher than 13.000ε 0 was obtained by Impedance spectroscopy measurements in the range between 25 to 10 6 Hz. The value could be explained by the effect of dipolar and space charge polarization processes.Keywords: CaCu 3 Ti 4 O 12, dielectric properties. INTRODUCCIÓNLa reducción de las dimensiones de los componentes electrónicos, tanto pasivos como activos, genera en la industria la necesidad de contar con materiales de elevada constante dieléctrica, principalmente en la fabricación de dispositivos involucrados en sistemas de comunicación wireless, memorias RAM dinámicas y dispositivos de microondas [1][2][3]. En este sentido, la perovskita cúbica distorsionada de fórmula CaCu 3 Ti 4 O 12 (CCTO) [4] presenta, en su forma policristalina, una muy elevada constante dieléctrica (>10.000ε 0 ). Estas propiedades, que se mantienen invariables en un amplio intervalo de temperaturas (100 y 600 K), permiten el uso de estos materiales en dispositivos ferroeléctricos o relaxores.El origen de la elevada constante dieléctrica de los cerámicos de CCTO aun no ha sido bien comprendido y no puede ser atribuida a una transición de fase, como en el caso de los cerámicos basados en titanato de bario. Varios investigadores han propuesto teorías o modelos relacionados la presencia de bordes de grano, de defectos intrínsecos (vacancias de oxígeno) presentes en "twin boundaries" [5] o defectos planares [6][7] dentro del material o de barreras en la interfase existente entre la superficie entre la muestra y el electrodo. Sin embargo, la explicación del fenómeno es aun investigada. Vol 50, 4, 207-212, Julio-Agosto 2011 ISSN 0366-3175. eISSN 2173-0431. doi: 10.3989/cyv.272011 Boletín de la Sociedad Española de Cerámica y VidrioA partir de los resultados de espectroscopia de impedancia, se concluye que uno de los modelos que mejor explica el alto valor de la constante dieléctrica, tanto para muestras cerámicas como películas, es la formación de una estructura de Condensadores de Barreras Internas (IBLC) [8]. En el caso de monocristales la presencia d...