Dielectric properties of bismuth ferrite - bismuth titanate ceramic composite

n this paper the BiFeO3//Bi4Ti3O12 (BF//BiT) ceramic-ceramic composites with 0-3 connectivity were prepared from BiFeO3 and Bi4Ti3O12 ceramic powders by free sintering method at T=900°C, for different concentration of the BF ceramic phases. Bi4Ti3O12 and BiFeO3 ceramic powders were synthesized by the conventional mixed oxide method (MOM). Synthesized BF powder was dispersed in a BiT solution and next such composite was pressing and sintering. Crystalline structure was studied by X-ray diffraction method. The dielectric properties of the BF//BiT ceramic composites were also investigated. Temperature dependence of dielectric permittivity of BF//BiT composites was measured in the frequency range of f=10kHz-100kHz. It was found, that properties of the ceramic-ceramic composite are not a simple sum of properties of the phases constituting the composite but they depend on both the way of connectivity and mutual influence of the phases on each other. The abrupt increase in permittivity may indicate an excess of the percolation threshold, so the ceramic composite for the concentrations of the BF ceramic phase cV <10% cannot be indexed as composites with 0-3 connectivity.

Kompozyty ceramiczno-ceramiczne BiFeO3//Bi4Ti3O12 (BF//BiT) o sposobie łączenia faz 0-3, dla różnej koncentracji fazy ceramicznej BF otrzymywano z proszków ceramicznych BiFeO3 i Bi4Ti3O12, metodą spiekania swobodnego w T=900 C. Proszki ceramiczne Bi4Ti3O12 i BiFeO3 syntezowano metodą reakcji w fazie stałej z mieszaniny prostych tlenków. Zsyntezowany proszek ceramiczny BF zdyspergowano w roztworze BiT, a następnie otrzymany kompozyt prasowano i spiekano. Strukturę krystaliczną badano metodą dyfrakcji rentgenowskiej. Temperaturowa zależność przenikalności elektrycznej kompozytów BF//BiT badano w zakresie częstotliwości f=10kHz-100kHz. Właściwości kompozytu ceramiczno-ceramicznego nie są prostą sumą właściwości poszczególnych faz składowych, ale stanowią efekt synergicznego oddziaływania faz składowych i sposobu ich wzajemnego połączenia. Gwałtowny wzrost wartości przenikalności dla 10%BF//BiT może świadczyć o przekroczeniu progu perkolacji, a więc kompozyty ceramiczno-ceramiczne BF//BiT o stężeniu ceramicznej fazy BF cV >10% nie mogą być indeksowane jako kompozyty o sposobie łączenia faz 0-3.