Tuning dielectric and nonohmic properties of CaCu₃Ti₄O₁₂ ceramics with W doping

Autor(es)

Moreno, H. ; Teixeira, V. C. ; Ponce, M. A. ; Macchi, C. E. ; Aldao, C. M. ; Bezzon, V. D. N. ; Simoes, A. Z. ; Ramirez, M. A.

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: Materials Research Bulletin; v. 190, p. 14-pg., 2025-04-19.

Resumo

This study investigates the dielectric and nonohmic properties of the CaCu3Ti4O12: x % W (x = 0.00, 0.02, 0.010, 2.50, 5.00) denoted as CCTO, W002, W010, W250, and W500, respectively. X-ray diffraction analysis confirmed a pseudo-cubic perovskite phase (Im-3 space group) for samples, and a CaCu3Ti4O12/CaWO4/TiO2 composite system for high W content (W250, W500), supported by energy dispersive spectroscopy (EDS) and X-ray fluorescence (XRF) measurements. Positron annihilation lifetime spectroscopy identified V-Cu ''/V-Ca '' vacancies as the main defects induced by W incorporation, influencing charge carrier mobility at grain boundaries, thus affecting sintering, grain size, and morphology. Lower W content (W002) resulted in a high dielectric response (epsilon similar to 1.2 x 10(4)) with improved tan delta (0.02). Conversely, W250 exhibited higher nonlinear coefficient (alpha similar to 38), with low leakage current (I-L similar to 14.6 mu A/cm(2)) and breakdown voltage (Eb similar to 198 V. cm(-1)). This solid-state synthesis method provides a way to customize TiO2/CaWO4-doped CCTO matrices, showcasing promising varistor characteristics that are well-suited for hybrid capacitor-varistor devices and related applications. (AU)

• Processo FAPESP: 18/18236-4 - Desenvolvimento de cerâmicas avançadas à base de CaCu3Ti4O12 na forma de pós, bulks e filmes nanoestruturados: um estudo integrado das propriedades multifuncionais
• Beneficiário: Henrique Piccoli Moreno
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
• Processo FAPESP: 13/07296-2 - CDMF - Centro de Desenvolvimento de Materiais Funcionais
• Beneficiário: Elson Longo da Silva
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão - CEPIDs
• Processo FAPESP: 19/27053-3 - Avanços em nanocompósitos multifuncionais rígidos e flexíveis à base de perovskitas modificadas com óxido de grafeno reduzido para aplicações eletro-eletrônicas
• Beneficiário: Miguel Ángel Ramírez Gil
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Processo FAPESP: 23/11583-9 - Desenvolvimento de semicondutores a base de Ag2SeO3 para fotodegradação de antibióticos: Uma abordagem inovadora para o aprimoramento das tecnologias de tratamento de efluentes
• Beneficiário: Henrique Piccoli Moreno
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado