Struktur Kristal dan Struktur Lokal pada Sistem BiFeO3-BaTiO3 didoping KVO3 dan Kaitannya pada Sifat Listrik dan Magnetik

Latief, Faried (2023) Struktur Kristal dan Struktur Lokal pada Sistem BiFeO3-BaTiO3 didoping KVO3 dan Kaitannya pada Sifat Listrik dan Magnetik. Doctoral thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 01111860010003-Dissertation.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 1 April 2026. Download (5MB) | Request a copy

Abstract

Serbuk berbasis (1-x)BaTiO3–xBiFeO3 didoping KVO3 dibuat dengan mencampur prekursor yang disintesis sebelum kalsinasi. BaTiO3 dibuat menggunakan metode kopresipitasi, BiFeO3 menggunakan metode sol-gel auto-combustion, dan KVO3 menggunakan metode reaksi padat konvensional. Difraksi sinar-X (XRD), Fourier Transform Infrared (FTIR) dan Thermogravimetric Analyzer (TGA) dilakukan untuk analisis termal dan untuk mengidentifikasi fasa kristalin yang terbentuk. Pola XRD menunjukkan bahwa serbuk yang dikalsinasi memiliki struktur tetragonal dengan grup ruang P4mm dengan ukuran partikel yang berada pada skala nanometrik. Plot impedansi menunjukkan dua setengah lingkaran, yang menandakan adanya dua proses relaksasi yang terkait dengan grain dan grain boundary. Selanjutnya pada tahapan setelah proses sintering dilakukan karakterisasi struktur dengan menggunakan X-ray Diffraction (XRD) dan struktur lokal dengan X-ray Absorption Spectroscopy (XAS). Hasil XRD menunjukkan bahwa sampel yang telah disinter mempunyai struktur perovskit tetragonal. Karakterisasi XAS yang dilakukan terdiri dari Xray Absorption Near Edge Spectroscopy (XANES) dan Extended X-Ray Absorption Fine Structure (EXAFS) dengan menggunakan absorber Fe. Hasil XANES menunjukkan bahwa Fe berada pada keadaan oksidasi campuran 3+ dan 4+, sedangkan hasil EXAFS mengungkapkan adanya distorsi lokal oktahedron BO6. Plot Arrhenius dari ln σ vs. 1/T menunjukkan semikonduktor tipe-n, perilaku konduktivitas menunjukkan adanya small polaron hoping, defek Schottky, dan vakansi oksigen yang berkontribusi pada konduktivitas listrik. Hasil permitivitas relatif (εr) menampilkan adanya dua puncak yang berkaitan dengan Temperatur Curie Tc dari matriks BaTiO3 dan adanya defek kisi yang menghasilkan transisi difusi dan mengintervensi permitivitas. Kenaikan frekuensi menyebabkan puncak permitivitas dan dielectric loss (tanδ) yang bergeser ke arah temperatur yang lebih tinggi. Hasil temuan pada penelitian ini menunjukkan bahwa sampel mempunyai perilaku relaxor. Kurva histerisis magnetik menunjukan terdapat penurunan saturasi yang signifikan setelah pendopingan KV. Penurunan saturasi magnetik ini berkaitan dengan pengaruh dari adanya perubahan dari high spin pada sampel FT menjadi low spin pada sampel FTV.
=================================================================================================================================
KVO3 doped (1-x)BaTiO3–xBiFeO3 powders were prepared by mixing the synthesized precursors before calcination. BaTiO3 was prepared using the coprecipitation method, BiFeO3 using the sol-gel auto-combustion method, and KVO3 using the conventional solid reaction method. X-ray diffraction (XRD), Fourier Transform Infrared (FTIR) and Thermogravimetric Analyzer (TGA) were performed for thermal analysis and to identify the crystalline phase that formed. The XRD pattern shows that the calcined powder has a tetragonal structure with a P4mm space group with particle sizes that are on the nanometric size. The impedance plot shows two semicircles, indicating the presence of two relaxation processes associated with the inner grain and the grain. Furthermore, in the sintering stage. The XRD results show that the sintered sample has a tetragonal perovskit structure. More deeply regarding the local structure analysis was carried out using X-ray Absorption Spectroscopy (XAS) consisting of X-ray Absorption Near Edge Spectroscopy (XANES) and Extended X-Ray Absorption Fine Structure (EXAFS) using a Fe absorber. The XANES results show that the oxidation state of Fe is in a mixed 3+ and 4+, whereas (EXAFS) reveals a local distortion of the BO6 octahedron. Arrhenius plot of ln σ vs. 1/T exhibits an n-type semiconductor, the conductivity behaviour indicates the presence of small polaron hoping, Schottky defects, and oxygen vacancies which contribute to the electrical conductivity. The results of the relative permittivity (εr) show that there are two peaks connected to the Curie Temperature (Tc) of the BaTiO3 matrix and a lattice defect that results in a diffuse transition and permittivity intervention. Increasing the frequency causes a peak permittivity and dielectric loss (tanδ) which shifts towards higher temperatures. The findings in this study suggest that the sample presents relaxor behaviour. The magnetic hysteresis curve shows a significant decrease in saturation after KV doping. This decrease in magnetic saturation is related to the effect of the change from high spin state on the FT sample to low spin state on the FTV sample.

Item Type:	Thesis (Doctoral)
Uncontrolled Keywords:	Struktur kristal, Struktur lokal, Reaksi Defek, Konduktivitas listrik, Permittivitas relatif, Sifat Magnet, Crystal structure, Local structure, Defect, Conductivity, Relative Permittivity, Magnetic properties
Subjects:	Q Science > QC Physics > QC1 Dielectrics Q Science > QC Physics > QC100 Crystals. Q Science > QC Physics > QC610.3 Electric conductivity
Divisions:	Faculty of Science and Data Analytics (SCIENTICS) > Physics > 45001-(S3) PhD Thesis
Depositing User:	Faried Latief
Date Deposited:	31 Oct 2023 06:49
Last Modified:	31 Oct 2023 06:49
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/105025

Actions (login required)

View Item