Skip to main content
Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics 2/2015

01.02.2015

Dielectric, ac-impedance and modulus spectroscopic studies of nano-crystalline Bi0.5Na0.5TiO3 synthesized by using one pot glycine assisted solution combustion from inexpensive TiO2

verfasst von: Laxman Singh, Ill Won Kim, Satya Vir Singh, Byung Cheol Sin, Sang Kook Woo, Youngil Lee

Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics | Ausgabe 2/2015

Einloggen

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Abstract

Nano-crystalline Bi0.5Na0.5TiO3 (BNT) ceramic has been successfully synthesized for the first time by solution combustion synthesis using glycine as the fuel, inexpensive solid TiO2 powder as the raw material, and metal (Bi and Na) as nitrates. Phase formation, the crystalline nature, morphology, and chemical purity of the fabricated BNT were investigated with TGA, XRD, SAED patterns, SEM, TEM, and EDX analyses. TG/DTA analysis of the dry powder gives pre information about the formation of final product around 900 °C, which is a relatively lower temperature than other conventional ceramic methods. XRD patterns confirmed the formation of a single phase of all the sintered ceramics. The bright-field TEM image revealed that the particle size was in the range of 20–35 nm, which was in near agreement with the average crystallite size obtained from XRD. SEM images of the sintered BNT ceramics showed the average grain sizes were in the range of 150 nm–0.5 µm. EDX studies showed the presence of bismuth, sodium, titanium, and oxygen, which confirmed the stoichiometry and purity of the ceramics. The AC conductivity spectrum obeyed the Jonscher power law. The natures of relaxation behavior of the ceramics were rationalized by using impedance and modulus spectroscopy. The dielectric behavior of the ceramics exhibited Debye-like relaxation, and could be explained based on a Maxwell–Wagner model. The activation energies calculated from the grain-boundary relaxation time constant were found to be in the range of 1.5–1.7 eV.

Graphical Abstract

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Wirtschaft"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 340 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Versicherung + Risiko




Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Literatur
1.
Zurück zum Zitat K.S. Rao, K.C.V. Rajulu, B. Tilak, A. Swathi, Natural Sci. 2, 357 (2010)CrossRef K.S. Rao, K.C.V. Rajulu, B. Tilak, A. Swathi, Natural Sci. 2, 357 (2010)CrossRef
2.
Zurück zum Zitat K.R. Reddy, K. Nakata, T. Ochiai, T. Murakami, D.A. Tryk, A. Fujishima, J. Nanosci. Nanotechn. 10, 7951 (2010)CrossRef K.R. Reddy, K. Nakata, T. Ochiai, T. Murakami, D.A. Tryk, A. Fujishima, J. Nanosci. Nanotechn. 10, 7951 (2010)CrossRef
3.
Zurück zum Zitat K.R. Reddy, K. Nakata, T. Ochiai, T. Murakami, D.A. Tryk, A. Fujishima, J. Nanosci. Nanotechn. 11, 3692 (2011)CrossRef K.R. Reddy, K. Nakata, T. Ochiai, T. Murakami, D.A. Tryk, A. Fujishima, J. Nanosci. Nanotechn. 11, 3692 (2011)CrossRef
5.
6.
Zurück zum Zitat T. Takenaka, K.I. Maruyama, K. Sakata, J. Applied Phys. 30, 2236 (1991)CrossRef T. Takenaka, K.I. Maruyama, K. Sakata, J. Applied Phys. 30, 2236 (1991)CrossRef
7.
Zurück zum Zitat T. Takenaka, H. Nagata, Key. Engg. Mater. 57, 157 (1999) T. Takenaka, H. Nagata, Key. Engg. Mater. 57, 157 (1999)
8.
10.
Zurück zum Zitat Y. H. Lin, S. J. Zhao, N. Cai, J. B. Bo, X. S. Zhou, C. W. Nan, Mater. Sci. Engg. B 99, 449 (2003) Y. H. Lin, S. J. Zhao, N. Cai, J. B. Bo, X. S. Zhou, C. W. Nan, Mater. Sci. Engg. B 99, 449 (2003)
11.
Zurück zum Zitat C. Zhou, X. Liu, W. Li, C. Yuan, J. Mater. Sci. Mater. Electron. 21, 364 (2010)CrossRef C. Zhou, X. Liu, W. Li, C. Yuan, J. Mater. Sci. Mater. Electron. 21, 364 (2010)CrossRef
12.
13.
14.
15.
16.
17.
Zurück zum Zitat Q. Xu, X. Chen, W. Chen, S. Chen, B. Kim, J. Lee, Mater. Lett. 59, 2437 (2005)CrossRef Q. Xu, X. Chen, W. Chen, S. Chen, B. Kim, J. Lee, Mater. Lett. 59, 2437 (2005)CrossRef
18.
19.
Zurück zum Zitat Y.J. Ma, J.H. Cho, Y.H. Lee, B.I. Kim, Mater. Chem. Phys. 98, 5 (2006)CrossRef Y.J. Ma, J.H. Cho, Y.H. Lee, B.I. Kim, Mater. Chem. Phys. 98, 5 (2006)CrossRef
20.
21.
22.
23.
Zurück zum Zitat L. Singh, U.S. Rai, K.D. Mandal, B.C. Sin, H.I. Lee, H. Chung, Y. Lee, Mater. Character. 96, 54 (2014)CrossRef L. Singh, U.S. Rai, K.D. Mandal, B.C. Sin, H.I. Lee, H. Chung, Y. Lee, Mater. Character. 96, 54 (2014)CrossRef
24.
Zurück zum Zitat L. Singh, U.S. Rai, K.D. Mandal, N.B. Singh, Prog. Crys. Growth Charac. Mater. 60, 15 (2014) L. Singh, U.S. Rai, K.D. Mandal, N.B. Singh, Prog. Crys. Growth Charac. Mater. 60, 15 (2014)
25.
Zurück zum Zitat W. Jo, T. Granzow, E. Aulbach, J. Rodel, D. Damjanovic, J. Appl. Phys. 105, 094102 (2009)CrossRef W. Jo, T. Granzow, E. Aulbach, J. Rodel, D. Damjanovic, J. Appl. Phys. 105, 094102 (2009)CrossRef
26.
Zurück zum Zitat K.N. Pham, H.B. Lee, H.S. Han, J.K. Kang, J.S. Lee, A. Ullah, C.W. Ahn, I.W. Kim, J. Korean Phys. Soc. 60, 207 (2012)CrossRef K.N. Pham, H.B. Lee, H.S. Han, J.K. Kang, J.S. Lee, A. Ullah, C.W. Ahn, I.W. Kim, J. Korean Phys. Soc. 60, 207 (2012)CrossRef
27.
Zurück zum Zitat H. Yilmaz, G.L. Messing, S.T. Mckinstry, J. Electroceram. 11, 207 (2003)CrossRef H. Yilmaz, G.L. Messing, S.T. Mckinstry, J. Electroceram. 11, 207 (2003)CrossRef
28.
Zurück zum Zitat T. Takenaka, K. Sakata, Ferroelectrics 95, 153 (l989) T. Takenaka, K. Sakata, Ferroelectrics 95, 153 (l989)
30.
31.
Zurück zum Zitat P.R. Bueno, W.C. Ribeiro, M.A. Ramírez, J.A. Varela, E. Longo, Appl. Phys. Lett. 90, 142912 (2007)CrossRef P.R. Bueno, W.C. Ribeiro, M.A. Ramírez, J.A. Varela, E. Longo, Appl. Phys. Lett. 90, 142912 (2007)CrossRef
32.
Zurück zum Zitat P.H. Bottelberghs, in Solid Electrolytes, ed. by P. Hangen Muller, W. Van cool (Academic Press, New York, 1978) P.H. Bottelberghs, in Solid Electrolytes, ed. by P. Hangen Muller, W. Van cool (Academic Press, New York, 1978)
33.
34.
Zurück zum Zitat A. Sen, U.N. Maiti, R. Thapa, K.K. Chattopadhyay, Appl. Phys. A 104, 1105 (2011)CrossRef A. Sen, U.N. Maiti, R. Thapa, K.K. Chattopadhyay, Appl. Phys. A 104, 1105 (2011)CrossRef
35.
Zurück zum Zitat S. Pattanayak, B.N. Parida, P.R. Das, R.N.P. Choudhary, Appl. Phys. A 112, 387 (2013)CrossRef S. Pattanayak, B.N. Parida, P.R. Das, R.N.P. Choudhary, Appl. Phys. A 112, 387 (2013)CrossRef
36.
37.
Zurück zum Zitat S. Sen, R.N.P. Choudhary, A. Tarafdar, P. Pramanik, J. App. Phys. 99, 124114 (2006)CrossRef S. Sen, R.N.P. Choudhary, A. Tarafdar, P. Pramanik, J. App. Phys. 99, 124114 (2006)CrossRef
39.
40.
Zurück zum Zitat P.B. Macedo, C.T. Moynihan, R. Bose, Phys. Chem. Glasses 13, 171 (1972) P.B. Macedo, C.T. Moynihan, R. Bose, Phys. Chem. Glasses 13, 171 (1972)
41.
Zurück zum Zitat K.D. Mandal, L. Singh, S. Sharma, U.S. Rai, M.M. Singh, J. Sol Gel Sci. Technol. 66, 50 (2013)CrossRef K.D. Mandal, L. Singh, S. Sharma, U.S. Rai, M.M. Singh, J. Sol Gel Sci. Technol. 66, 50 (2013)CrossRef
42.
Metadaten
Titel
Dielectric, ac-impedance and modulus spectroscopic studies of nano-crystalline Bi0.5Na0.5TiO3 synthesized by using one pot glycine assisted solution combustion from inexpensive TiO2
verfasst von
Laxman Singh
Ill Won Kim
Satya Vir Singh
Byung Cheol Sin
Sang Kook Woo
Youngil Lee
Publikationsdatum
01.02.2015
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Materials Science: Materials in Electronics / Ausgabe 2/2015
Print ISSN: 0957-4522
Elektronische ISSN: 1573-482X
DOI
https://doi.org/10.1007/s10854-014-2477-y

Weitere Artikel der Ausgabe 2/2015

Journal of Materials Science: Materials in Electronics 2/2015 Zur Ausgabe