The influence of kinetic processes on the electrical conductivity of donor-doped BaTiO3 ceramics

Abstract

Barium titanate doped with donors is a good n-type semiconductor, the conductivity of which, however, is considerably influenced by intrinsic defects always present in these materials. Therefore not only the equilibrium behaviour of these defects but also the defect formation and the defect diffusion play an important role with respect to investigations concerning the semiconducting properties. It is shown that in many cases a heterogeneous distribution of frozen defects is formed at room temperature which leads to a corresponding inhomogeneity of the conductivity. A kinetic model is developed based on these considerations that gives a satisfactory explanation of the experimentally well known characteristic of conductivity vs. doping concentration. Donator-dotiertes BaTiO3 ist ein guter Elektronenhalbleiter, dessen Leitfähigkeit stark durch Eigenfehlstellen beeinflußt wird, die in diesen Materialien stets vorhanden sind. Daher spielen nicht nur das Gleichgewichtsverhalten dieser Fehlstellen, sondern auch die Fehlstellenbildung und die Fehlstellendiffusion eine wesentliche Rolle für Leitfähigkeitsuntersuchungen. Es wird gezeigt, daß in vielen Fällen eine inhomogene Fehlstellenverteilung eingefroren wird, die zu entsprechenden Inhomogenitäten der Leitfähigkeit führt. Aus diesen Überlegungen wird ein kinetisches Modell entwickelt, mit dem die experimentell bekannte Dotierungsabhängigkeit der Leitfähigkeit befriedigend erklärt werden kann.