Спектроскопическое исследование допированного кобальтом CaCu3Ti4O12

Н.А. Жук, Е.У. Ипатова, Б.А. Макеев ORCID logo , С.В. Некипелов, А.В. Королева ORCID logo , Л.А. Кокшарова, Р.И. Королев показать трудоустройства и электронную почту
Получена 06 июня 2021; Принята 05 сентября 2021;
Эта работа написана на английском языке
Цитирование: Н.А. Жук, Е.У. Ипатова, Б.А. Макеев, С.В. Некипелов, А.В. Королева, Л.А. Кокшарова, Р.И. Королев. Спектроскопическое исследование допированного кобальтом CaCu3Ti4O12. Письма о материалах. 2021. Т.11. №4. С.386-391
BibTex   https://doi.org/10.22226/2410-3535-2021-4-386-391
Согласно XPS- и NEXAFS 2p-спектрам атомов допированного кобальтом CaCu3Ti4O12 и соответствующих оксидов установлено, что ионы меди и кальция имеют степень окисления +2, ионы титана +4, ионы кобальта преимущественно +2 и небольшое количество Co(III) в высокоспиновом состоянии.Титанат кальция-меди тщательно изучается учеными всего мира на протяжении нескольких десятилетий в связи с проявлением колоссальных значений диэлектрической проницаемости (ε ~104 –105) в широком частотном (102 –106 Гц) и температурном диапазонах (100 – 600 К). Благодаря уникальным диэлектрическим характеристикам титаната кальция - меди (CCTO) материалы на его основе перспективны для изготовления многослойных конденсаторов и устройств СВЧ. Ограничения на практическое использование обусловлены высокими диэлектрическими потерями CCTO. Электрофизические характеристики оптимизируются за счет изменения состава титаната кальция - меди, частичной замены катионов меди, титана и кальция. Хорошие диэлектрические свойства демонстрирует керамика CCTO, легированная атомами кобальта. В данной работе мы представляем результаты исследований электронного состояния атомов в ССТО, легированного кобальтом, методами XPS, NEXAFS, а также ИК - Фурье спектроскопии. Со-легированный CaCu3Ti4O12 получен методом твердофазного синтеза. Образцы характеризуются зеренной микроструктурой; в межзеренном пространстве различим тонкий слой CuO. Из интерпретации XPS- и NEXAFS 2p-спектров CaCu3Ti4O12, легированного кобальтом, и соответствующих оксидов, пришли к выводу, что ионы меди и кальция имеют зарядовое состояние +2, ионы титана +(4 − δ), а ионы кобальта, в основном, +2 с некоторой долей Co (III) в высокоспиновом состоянии. В ИК спектре образца, легированного кобальтом, фиксируются полосы поглощения в области отпечатков пальцев при 408, 488, 539 см−1, характерные для титаната кальция- меди.