Fe3+ atomları ile katkılandırılmış TIInS2 ve TIGaSe2 ferroelektrik kristallerinin dielektik özellikleri

Abstract

Bu çalışmada Fe ile katkılandınlmış TlInS2 ve TlGaSe2 kristallerinde faz geçiş sıcaklığı ve dielektrik sabitinin sıcaklık bağıntısı belirlenmeye çalışıldı. TlIno,993Feo,oo7S2 kristali oda sıcaklığından itibaren soğutulmaya başlandığında 210 K ve 190 K sıcaklık aralığında bulanıklaşmış faz geçişi olduğu dielektrik sabitinin ölçümüyle belirlendi. 80-300 K aralığında bulanıklaşmış faz geçişini kapsayan sıcaklık bölgesinde dielektrik sabitinin reel kısmının farklı frekanslardaki ölçümleriyle piklerin şiddetinin frekans arttıkça azaldığı gözlendi. TlIno,993Feo,oo7Se2 sırasıyla ısıtma ve soğutma işlemlerinin kristalde faz geçişlerinin farklı sıcaklıklarda gerçekleştiği yani termal histerezis ortaya koyduğu belirlendi. Histerezis oranının katkısız kristale oranla katkılı kristalde daha yüksek olduğu gözlendi. Benzer olarak TlGao,98Feo,o2Se2 kristali 300 K 'den itibaren soğutularak 110 K'de bir bulanıklaşmış faz geçişi belirlenmiştir. 80-300 K aralığında bulanıklaşmış faz geçişini kapsayan sıcaklık bölgesinde dielektrik sabitin reel kısmının farklı frekanslardaki ölçümleri ile piklerin şiddetinin frekans arttıkça azaldığı belirlendi. Yine bu kristal içinde soğutma ve ısıtma işlemlerinden sonra termal bir histerezis olduğu ortaya kondu. Bu kristalde de histerezis saf kristale oran daha yüksektir. Bu tez çalışmasında her iki kristalde de in ve Ga atomlarının yerlerine, katılmış olan Fe atomlarının yerleştiği ve Fe atomlarının oluşturduğu yerel (lokal) elektik alan ile faz geçişlerinin bulanıklaştığı ileri sürüldü. Bu ileri sürülen fikir deneysel verilerle iyi bir uyum sağladığı gösterildi.In this thesis the phase transition temperatures and the temperature dependence of the dielectric constant of Fe doped TlInS2 and TlGaSe2 crystals is studied. The measurements of the dielectric constant revealed the presence a blurred phase transitions in TlIno,993Feo,oo7S2 in the temperature interval of 210K-190K. The investigations of the temperature dependencies of the dielectric constant at the frequencies between 1 KHz - 1 MHz were performed and the remarkable relaxation of the dielectric constant was observed: the real part of dielectric constant is decreasing by increasing frequency in the phase transition temperature region. Moreover, a remarkable thermal hysteresis is observed on heating and cooling TlIno,993Feo,oo7S2 crystal samples. It has been mentioned that Fe impurities cause the increase of the thermal hysteresis. Measurements of the temperature dependence of the dielectric constant of TlGao,98Feo,o2Se2 between 300K and 80K revealed a blurred phase transition at 11 OK. Similarly to the previous sample, measurements of the dielectric constant at the frequencies between 1 KHz - 1 MHz were performed and a noticeable relaxation of the dielectric constant is observed. Also remarkable thermal hysteresis is observed on heating and cooling TlGao,98Feo,o2Se2 crystal samples. It has been mentioned that Fe impurities cause the increase of the thermal hysteresis. In this thesis work, in both crystals, Fe atoms replaced the In and Ga atoms respectively. We claim that the reason for the blurred phase transition is the electric field groduced by Fe atoms. Experimental results showed a good consistency with our claim.