Conductividad eléctrica en corriente alterna de materiales cerámicos aurivillius de composición Pb_xBi₄Ti_3+xO_12+3x, x=0,1,2 y 3

Abstract

Se ha estudiado la conductividad eléctrica en corriente alterna (ca) de la serie de materiales cerámicos ferroeléctricos con estructura Aurivillius: Pb x Bi 4 Ti 3+x O 12+3x , donde x = 0,1,2 y 3. El estudio se realiza a partir de la medida de la impedancia sobre muestras texturadas y no texturadas. La conductividad eléctrica disminuye sucesiva y aproximadamente en un orden de magnitud con el incremento sucesivo de un mol de titanato de plomo en la estructura del titanato de bismuto. Se mantiene la anisotropía de la conductividad entre el plano ab y el eje c de la estructura cristalina. La respuesta parece estar relacionada tanto con la variación del número de vacantes de oxígeno presentes en la estructura cristalina de los materiales, como con la variación de la relación de esbeltez de las placas que componen la microestructura de las muestras. Se presentan también los valores de energía de activación del proceso de conducción eléctrica en diferentes rangos de temperatura, tanto en la fase ferroeléctrica como en la paraeléctrica. Palabras clave: Aurivillius, conductividad eléctrica, ferroelectricidad, texturaElectric conductivity of Aurivillius ceramic materials of composition Pb x Bi 4 Ti 3+x O 12+3x , x=0,1,2 y 3.The ac electric conductivity of both textured and non textured Aurivillius ferroelectric ceramics Pb x Bi 4 Ti 3+x O 12+3x , where x = 0,1,2 and 3, has been studied by impedance measurements. The electrical conductivity decreases approximately one order of magnitude with the incorporation of a mol of lead titanate into the bismuth titanate structure. The anisotropy of the conductivity is kept between the ab plane and the c axis. The response seems to be related to the number of oxygen vacancies present in the crystalline structure of the materials, as well as to the aspect ratio of the grains. The activation energy values of the electrical conduction process are presented for both the ferroelectric and paraelectric phases.Key words: Aurivillius, electric conductivity, ferroelectricity, texture INTRODUCCIÓNUn grupo de materiales piezoeléctricos que ha alcanzado gran importancia en los últimos años es el de los Ferroeléctricos con Estructura Laminar de Bismuto (FLB), o tipo Aurivillius. Estos materiales poseen estructura laminar, que consiste en capas octaédricas tipo perovskita, entre las que se intercalan láminas de (Bi 2 O 2 ) 2+ (1). Debido a sus propiedades, varios compuestos FLB son candidatos a utilizarse como piezoeléctricos de alta temperatura de operación, en dispositivos electroópticos, como sensores de presión y en memorias no volátiles ferroeléctricas (2-5). Sin embargo, se deben superar ciertos problemas antes de extender la aplicación tecnológica de materiales cerámicos FLB, aunque su utilización en lámina delgada parece estar más madura.El problema más importante es la conductividad relativamente alta que presentan muchos FLB en el plano ab donde se ubica la polarización espontánea (6,7). Esto dificulta la polarización de estos materiales preparados en forma cerámica y, por consiguiente...