Fe3+ ile zenginleştirilmiş nano boyuttaki PbTiO3 bileşiklerinin sentezi ve analizi

Ferroelektrik ve piezoelektrik özellikleri ile bilinen bir seramik malzeme olan kurşun titanatın (PbTiO3) eser miktarda Fe3+ karıştırılmış nano tozlarının sentezi ardışık polimerizasyon ve piroliz yöntemi ile farklı sıcaklıklarda gerçekleştirilmiştir. Çalışmanın ana amacı reaksiyon koşullarını optimize ederek oda sıcaklığında nano boyutta kübik kristal yapısını elde etmeye çalışmaktır. Bu esnada en az energy ile küçük parçacık boylarını elde etmek amaçlı, molar yüzdede %0,025 Fe3+ kullanılarak 300°C ila 900°C arasındaki sentez sıcaklıkları denenmiştir.PbTiO3 'in sentezinde başlangıç malzemelesi olarak organometalik öncü hazırlanmıştır. Gerekli reaksiyon şartları sonrasında boyutları 10 nanometre ile 400 nanometre arasında çeşitli kristaller sentezlenmiştir. Ürün analizi için kullanılan karakterizasyon tekniklerinden XRD ve Raman karakterizasyonu sayesinde, kristal parametreleri hesaplanmış, ürün yapısı ve saflığı teyit edilmiş ve de ferroelektrik özellikte perovskit yapısında PbTiO3 elde edildiği anlaşılmıştır.Ayrıca, yapıdaki demirden kaynaklanan bozukluk elektron paramanyetik resonans tekniğiyle (EPR spektroskopisi) araştırılmıştır. Bu metotla yapının büyüklüğü kritik büyüklük olan ve tetragonal fazdan kübik faza geçişin olduğu 12 nanometreye doğru azaldıkça kristal yapısında oluşan etkiler gözlemlenmiştir. Yapının büyüklüğüne göre ya ( ) defekt yapı dipolü ya da izole kusur olan bölgesi görülür. Bu sonuçlar çekirdek ve dış kabuk teorisi ile açıklanmaktadır. Bu teoriye göre, elde ettiğimiz Fe3+ ile karıştırılmış PbTiO3 nanoparçacıkları ferroelektrik bir çekirdeğe, bozunmuş bir arayüze ve de en dışta paraelektrik olan pasif katman yapısına sahiptir.