Импедансная спектроскопия (ВеО+TiO2)-керамики с добавкой наночастиц TiO2

Abstract

Настоящее исследование направлено на получение электропроводной двухкомпонентной керамики на основе ВеО с добавками микро- и нанокристаллического порошка TiO2. Керамика состава (BeO+TiO2) находит применение в радиоэлектронной технике в качестве эффективных поглотителей СВЧ-излучения и в других областях современной электроники. Природа возникновения электрической проводимости и поглощения СВЧ-поля в (ВеО+TiO2)- керамике окончательно не установлена. Методом импедансной спектроскопии впервые исследованы электрические и диэлектрические характеристики данной керамики в диапазоне частот от 100 Hz до 100 МHz в зависимости от присутствия в составе керамики ВеО микро- и наноразмерной фазы TiO2. Установлено, что статическое сопротивление керамики с добавкой нанопорошка оксида титана существенно уменьшается по сравнению с сопротивлением исходной керамики с микропорошком TiO2. Показано, что действительная и мнимая компоненты диэлектрической проницаемости исследуемых керамик возрастают до аномально больших величин при понижении частоты действующего электрического поля, а в области высоких частот f ≥ 108 Hz начинается процесс диэлектрической релаксации, приводящий к росту тангенса угла диэлектрических потерь. Определены диэлектрические характеристики данных образцов керамик в условиях блокирования сквозной проводимости

The present study is aimed at obtaining electrically conductive two-component ceramics based on BeO with the addition of micro and nanocrystalline TiO2 powder. The ceramics of the composition (BeO+TiO2) is used in radio-electronic equipment as effective absorbers of microwave radiation and in other areas of modern electronics. The nature of the appearance of electrical conductivity and absorption of the microwave field in (BeO+TiO2) ceramics has not been completely established. The impedance spectroscopy method for the first time investigated the electrical and dielectric characteristics of this ceramics in the frequency range from 100 Hz to 100 MHz, depending on the presence of micro and nano-sized TiO2 phases in the composition of the BeO ceramics. It was established that the static resistance of ceramics with the addition of titanium oxide nanopowder is significantly reduced compared with the resistance of the original ceramics with TiO2 micropowder. It is shown that the real and imaginary components of the dielectric constant of the studied ceramics increase to abnormally large values when the frequency of the effective electric field decreases, and in the high frequency range f ≥ 108 Hz, the process of dielectric relaxation begins, leading to an increase in the dielectric loss tangent. The dielectric characteristics of these ceramic samples under conditions of blocking through conduction are determined