بررسی اثر افزودنی 3x)bi2o3.xfe2o-1) بر مقاومت الکتریکی مستقیم فریت منیزیم در دمای محیط

در این پژوهش فریت منیزیم به همراه افزودنی ترکیبات اکسید بیسموت و اکسید آهن طبق فرمول شیمیایی mgfe2o4.[(1-x)bi2o3.xfe2o3] و به ازای مقادیر 16/0 ،12/ ،08/0 ،04/0 ،02/0 ،00/0x= به روش واکنش در حالت جامد سنتز شد. نمونه‌ها ابتدا به شکل قرص‌هایی با قطر 7/0 سانتی‌متر و ضخامت حدود 3/0 سانتی‌متر تحت فشار پرس تک محوره mpa350 پرس شدند و در اتمسفر هوا و در دمای1050 درجه سانتی‌گراد به مدت 4 ساعت سینتر شدند و به صورت طبیعی تا دمای محیط خنک شدند. طبق نتایج آزمایش پراش پرتو ایکس، تمامی نمونه‌ها به صورت فاز اسپینل مکعبی متبلور شدند و فازهای ثانویه حاوی اکسید بیسموت هم مشاهده شد. مقاومت الکتریکی مستقیم فریت منیزیم (سینتر شده در دمای c1400° به مدت چهار ساعت) در دمای محیط، kω.cm 6/576 اندازه‌گیری شد. نمونه‌ی 00/0x= دارای بیشترین مقاومت الکتریکی مستقیم در دمای محیط با مقدار mω.cm 1/66 و نمونه‌ی 08/0x= از بین نمونه‌های حاوی افزودنی، دارای کمترین مقدار مقاومت الکتریکی مستقیم در دمای محیط با مقدار mω.cm 6/4 بود. حین فرآیند سینتر، فاز مایع غنی از اکسید بیسموت بین دانه‌ها تشکیل می‌شود که به عنوان یک سد الکتریکی مانع از حرکت حامل‌های بار از یک دانه به دانه مجاور می‌شود. بزرگی این سد الکتریکی به موقعیت تراز فرمی فاز مایع و فریت منیزیم بستگی دارد. هر قدر این اختلاف بیشتر باشد انرژی سد الکتریکی افزایش می‌یابد. نتایج نشان می دهد که افزودن اکسید آهن به فاز مایع منجر به کاهش اختلاف تراز فرمی فاز مایع و فریت منیزیم می‌شود.

Study of the effect of (1-x)Bi2O3.xFe2O3 additives on room temperature D.C. resistivity of magnesium ferrites

In this research, MgFe2O4 ceramics with [(1-x)Bi2O3.xFe2O3] (x=0.00, 0.04, 0.08, 0.12, 0.16) additives were sintered at 1050 °C for 4 hours in air. X-ray diffraction results of the samples confirmed the formation of the cubic spinel structure, and bismuth-rich secondary phases were also detected. Additionally, MgFe2O4 ceramics without additive were sintered at 1400 °C for 4 hours in the air, and their direct current (D.C.) electrical resistivity was measured to be 576.6 KΩ.cm at room temperature. The sample with x=0.00 showed the highest D.C. electrical resistivity, as high as 66.1 MΩ.cm, and the sample with x=0.08 exhibited the lowest D.C. electrical resistivity, as low as 4.6 MΩ.cm. The formation of a bismuth-rich liquid phase in intergranular spaces during the sintering develops an electrical barrier, thereby impeding the charge carriers transport from one grain to another. The height of the abovementioned electrical barrier depends on the Fermi energy difference of grains and the bismuth-rich phase. The results imply that increasing the Fe2O3 content decreases the Fermi energy difference between the magnesium ferrite grains and the bismuth-rich phase.