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Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics 14/2019

25.06.2019

Effect of Ca doping on the properties of Sr2Bi4Ti5O18 ferroelectric thin films

verfasst von: Xuefeng Zhao, Fengqing Zhang, Huaping Zhang, Qingbo Tian, LingXu Wang, Xiaodong Guo, Peng Shen, HuiYing Liu, Suhua Fan

Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics | Ausgabe 14/2019

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Abstract

This study examined the effect of Ca doping on the properties of Sr2Bi4Ti5O18 (SBTi) ferroelectric thin films. According to the results of the study, the performance of SBTi thin films are improved by suitable Ca doping. It can be seen from XRD analysis, all of the thin films formed a bismuth layered perovskite structure without other impure phases. SEM shows that the sample with a doping content of 10 mol% has good crystallization, uniform grain size and good film density. Compared with the characteristics of other films, the thin film sample with 10 mol% Ca shows high crystallinity, the lowest Ti3+ content, the lowest oxygen vacancy concentration, and with the large remanent polarization 2Pr = 33.5 μC/cm2, the double coercive field 2Ec = 182.8 kV/cm; furthermore, the leakage current density is 1.67 × 10−7 A/cm2. The film sample doped with 10 mol% Ca also displays better dielectric properties, with a larger dielectric constant (εr = 795) and lower dielectric loss (tanδ = 0.03) when the test frequency is 105 Hz. The dielectric tunability T = 18.6% at 200 kV/cm and 500 kHz.

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Literatur
1.
Zurück zum Zitat Z.P. Cao, C.M. Wang, T.L. Zhao, S.L. Yu, H.Z. Wu, Y.M. Wang, Q. Wang, Y. Liang, Y.N. Wei, Y. Zhang, Y. Liu, X.S. Tang, Ceram. Int. 41, 13974–13982 (2015)CrossRef Z.P. Cao, C.M. Wang, T.L. Zhao, S.L. Yu, H.Z. Wu, Y.M. Wang, Q. Wang, Y. Liang, Y.N. Wei, Y. Zhang, Y. Liu, X.S. Tang, Ceram. Int. 41, 13974–13982 (2015)CrossRef
2.
Zurück zum Zitat M.J. Davis, P. Vullo, M. Kocher, M. Hovhannisyan, M. Letz, J. Non-Cryst. Solids 501, 159–166 (2018)CrossRef M.J. Davis, P. Vullo, M. Kocher, M. Hovhannisyan, M. Letz, J. Non-Cryst. Solids 501, 159–166 (2018)CrossRef
3.
Zurück zum Zitat S. Tukaram, R. Bhimireddi, K.B.R. Varma, Mater. Sci. End. B 211, 101–109 (2016)CrossRef S. Tukaram, R. Bhimireddi, K.B.R. Varma, Mater. Sci. End. B 211, 101–109 (2016)CrossRef
4.
Zurück zum Zitat J. Varghese, R. Whatmore, J. Holmes, J. Mater. Chem. C 15, 2618–2638 (2013)CrossRef J. Varghese, R. Whatmore, J. Holmes, J. Mater. Chem. C 15, 2618–2638 (2013)CrossRef
6.
Zurück zum Zitat Q. Wang, Z.P. Cao, C.M. Wang, Q.W. Fu, D.F. Yin, H.H. Tian, J. Alloy. Compd. 674, 37–43 (2016)CrossRef Q. Wang, Z.P. Cao, C.M. Wang, Q.W. Fu, D.F. Yin, H.H. Tian, J. Alloy. Compd. 674, 37–43 (2016)CrossRef
7.
Zurück zum Zitat S. Dubey, O. Subohi, R. Kurchania, Ceram. Int. 43, 12755–12763 (2017)CrossRef S. Dubey, O. Subohi, R. Kurchania, Ceram. Int. 43, 12755–12763 (2017)CrossRef
8.
Zurück zum Zitat Q. Chen, Z.J. Xu, R.Q. Chu, Y. Liu, Jad. 04, 439–445 (2011) Q. Chen, Z.J. Xu, R.Q. Chu, Y. Liu, Jad. 04, 439–445 (2011)
9.
Zurück zum Zitat P. Ferrer, M. Algueró, J.E. Iglesias, A. Castro, J. Eur. Ceram. Soc. 27, 3641–3645 (2007)CrossRef P. Ferrer, M. Algueró, J.E. Iglesias, A. Castro, J. Eur. Ceram. Soc. 27, 3641–3645 (2007)CrossRef
10.
Zurück zum Zitat P. Sharma, P. Saxena, A. Kumar, D. Varshney, J. Alloy. Compd. 682, 418–423 (2016)CrossRef P. Sharma, P. Saxena, A. Kumar, D. Varshney, J. Alloy. Compd. 682, 418–423 (2016)CrossRef
11.
Zurück zum Zitat D.P. Dutta, B.P. Mandal, R. Naik, G. Lawes, A.K. Tyagi, J. Phys. Chem. C 117, 2382–2389 (2016)CrossRef D.P. Dutta, B.P. Mandal, R. Naik, G. Lawes, A.K. Tyagi, J. Phys. Chem. C 117, 2382–2389 (2016)CrossRef
12.
Zurück zum Zitat D. Wang, M. Wang, F.B. Liu, Y. Cui, Q.L. Zhao, H.J. Sun, H.B. Jin, M.S. Cao, Ceram. Int. 41, 8768–8772 (2015)CrossRef D. Wang, M. Wang, F.B. Liu, Y. Cui, Q.L. Zhao, H.J. Sun, H.B. Jin, M.S. Cao, Ceram. Int. 41, 8768–8772 (2015)CrossRef
13.
Zurück zum Zitat J. Liu, M.Y. Li, L. Pei, J. Wang, B.F. Yu, X. Wang, X.Z. Zhao, J. Alloy. Compd. 493, 544–548 (2010)CrossRef J. Liu, M.Y. Li, L. Pei, J. Wang, B.F. Yu, X. Wang, X.Z. Zhao, J. Alloy. Compd. 493, 544–548 (2010)CrossRef
14.
Zurück zum Zitat J.W. Kim, S.S. Kim, H.J. Kim, W.J. Kim, C.M. Ragh-avan, D. Do, M.H. Lee, T.K. Song, M.H. Kim, J. Electroceram. 30, 13–18 (2013)CrossRef J.W. Kim, S.S. Kim, H.J. Kim, W.J. Kim, C.M. Ragh-avan, D. Do, M.H. Lee, T.K. Song, M.H. Kim, J. Electroceram. 30, 13–18 (2013)CrossRef
15.
Zurück zum Zitat B. Dhanalakshmi, K. Pratap, B.P. Rao, P.S.V.S. Rao, J. Alloy. Compd. 676, 193–201 (2016)CrossRef B. Dhanalakshmi, K. Pratap, B.P. Rao, P.S.V.S. Rao, J. Alloy. Compd. 676, 193–201 (2016)CrossRef
16.
Zurück zum Zitat F. Qiang, J.H. He, X.B. Chen, J. Solid State Chem. 179, 1768–1774 (2006)CrossRef F. Qiang, J.H. He, X.B. Chen, J. Solid State Chem. 179, 1768–1774 (2006)CrossRef
18.
Zurück zum Zitat T. Wei, Z. Dong, C.Z. Zhao, Y.J. Ma, T.B. Zhang, Y.F. Xie, Q.J. Zhou, Z.P. Li, Ceram. Int. 42, 5537–5545 (2016)CrossRef T. Wei, Z. Dong, C.Z. Zhao, Y.J. Ma, T.B. Zhang, Y.F. Xie, Q.J. Zhou, Z.P. Li, Ceram. Int. 42, 5537–5545 (2016)CrossRef
19.
Zurück zum Zitat Q. Chen, Z.J. Xu, R.Q. Chu, J.Q. Hao, Y.J. Zhang, G.R. Li, Q.G. Yin, Phys. B 405, 2781–2784 (2010)CrossRef Q. Chen, Z.J. Xu, R.Q. Chu, J.Q. Hao, Y.J. Zhang, G.R. Li, Q.G. Yin, Phys. B 405, 2781–2784 (2010)CrossRef
20.
Zurück zum Zitat Z.J. Xu, R.Q. Chu, J.G. Hao, J.Q. Hao, Q. Chen, L.M. Zhao, G.R. Li, Q.G. Yin, J. Alloy. Compd. 487, 585–590 (2009)CrossRef Z.J. Xu, R.Q. Chu, J.G. Hao, J.Q. Hao, Q. Chen, L.M. Zhao, G.R. Li, Q.G. Yin, J. Alloy. Compd. 487, 585–590 (2009)CrossRef
21.
Zurück zum Zitat Y.Q. Liu, Y.J. Wang, J. Zhang, M. Gao, Y.J. Zhang, M.B. Wei, J.H. Yang, Mater. Sci. Semicond. Process. 40, 787–795 (2015)CrossRef Y.Q. Liu, Y.J. Wang, J. Zhang, M. Gao, Y.J. Zhang, M.B. Wei, J.H. Yang, Mater. Sci. Semicond. Process. 40, 787–795 (2015)CrossRef
22.
Zurück zum Zitat B.B. Yang, D.P. Song, R.H. Wei, X.W. Tang, L. Hu, J. Yang, W.H. Song, J.M. Dai, X.B. Zhu, Y.P. Sun, Appl. Surf. Sci. 440, 484–490 (2018)CrossRef B.B. Yang, D.P. Song, R.H. Wei, X.W. Tang, L. Hu, J. Yang, W.H. Song, J.M. Dai, X.B. Zhu, Y.P. Sun, Appl. Surf. Sci. 440, 484–490 (2018)CrossRef
23.
Zurück zum Zitat S. Ma, X.W. Cheng, T. Ali, Z.L. Ma, Z.J. Xu, R.Q. Chu, Appl. Surf. Sci. 436, 1141–1147 (2019)CrossRef S. Ma, X.W. Cheng, T. Ali, Z.L. Ma, Z.J. Xu, R.Q. Chu, Appl. Surf. Sci. 436, 1141–1147 (2019)CrossRef
24.
Zurück zum Zitat F.Q. Zhang, X.F. Zhao, H.Y. Liu, L.X. Wang, P. Shen, O.B. Tian, H.J. S-un, S.H. Su, Ceram. Int. 44, 21914–21920 (2018)CrossRef F.Q. Zhang, X.F. Zhao, H.Y. Liu, L.X. Wang, P. Shen, O.B. Tian, H.J. S-un, S.H. Su, Ceram. Int. 44, 21914–21920 (2018)CrossRef
25.
Zurück zum Zitat C.H. Yang, J. Qian, Y.J. Han, X.S. Sun, Z.Y. Sun, L.X. Chen, Ceram. Int. 44, 7245–7250 (2018)CrossRef C.H. Yang, J. Qian, Y.J. Han, X.S. Sun, Z.Y. Sun, L.X. Chen, Ceram. Int. 44, 7245–7250 (2018)CrossRef
26.
Zurück zum Zitat Z.J. Wang, Z.H. Wang, M.H. Cao, Z.H. Yao, H. Hao, Z. Song, X.C. Hua-ng, W. Hu, H.X. Liu, Ceram. Int. 41, 12945–12949 (2015)CrossRef Z.J. Wang, Z.H. Wang, M.H. Cao, Z.H. Yao, H. Hao, Z. Song, X.C. Hua-ng, W. Hu, H.X. Liu, Ceram. Int. 41, 12945–12949 (2015)CrossRef
27.
Zurück zum Zitat C.H. Yang, Y.J. Han, X.S. Sun, J. Chen, J. Qian, L.X. Chen, Ceram. Int. 44, 6330–6336 (2018)CrossRef C.H. Yang, Y.J. Han, X.S. Sun, J. Chen, J. Qian, L.X. Chen, Ceram. Int. 44, 6330–6336 (2018)CrossRef
28.
Zurück zum Zitat M.D. Maeder, D. Damjanovic, C. Voiscard, N. Setter, Mater. Res. 17, 1376–1378 (2002)CrossRef M.D. Maeder, D. Damjanovic, C. Voiscard, N. Setter, Mater. Res. 17, 1376–1378 (2002)CrossRef
30.
Zurück zum Zitat S.J. Yang, F.Q. Zhang, X.B. Xie, H.J. Sun, L.P. Zhang, S.H. Fan, J. Alloy. Compd. 734, 243–249 (2018)CrossRef S.J. Yang, F.Q. Zhang, X.B. Xie, H.J. Sun, L.P. Zhang, S.H. Fan, J. Alloy. Compd. 734, 243–249 (2018)CrossRef
32.
Zurück zum Zitat V. Bijalwan, P. Tofel, J. Erhart, K. Maca, Ceram. Int. 45, 317–326 (2019)CrossRef V. Bijalwan, P. Tofel, J. Erhart, K. Maca, Ceram. Int. 45, 317–326 (2019)CrossRef
33.
Zurück zum Zitat Y. Zhang, M. Xie, J. Roscow, C. Bowen, Mater. Res. Bull. 112, 426–431 (2019)CrossRef Y. Zhang, M. Xie, J. Roscow, C. Bowen, Mater. Res. Bull. 112, 426–431 (2019)CrossRef
34.
Zurück zum Zitat M. Tomczyk, A. Mahajan, A. Tkach, P.M. Vilarinho, Mater. Des. 160, 1322–1334 (2018)CrossRef M. Tomczyk, A. Mahajan, A. Tkach, P.M. Vilarinho, Mater. Des. 160, 1322–1334 (2018)CrossRef
35.
Zurück zum Zitat F.J. Geng, C.H. Yang, P.P. Lv, J. Mater. Sci. 27, 2195–2200 (2016) F.J. Geng, C.H. Yang, P.P. Lv, J. Mater. Sci. 27, 2195–2200 (2016)
36.
Zurück zum Zitat F. Chen, B. Li, R.A. Dufresne, R. Jammy, J. Appl. Phys. 90, 1898–1902 (2001)CrossRef F. Chen, B. Li, R.A. Dufresne, R. Jammy, J. Appl. Phys. 90, 1898–1902 (2001)CrossRef
37.
Zurück zum Zitat C. Wang, M. Takahashi, H.J. Fu, X. Zhao, J. Appl. Phys. 99, 54104–54109 (2006)CrossRef C. Wang, M. Takahashi, H.J. Fu, X. Zhao, J. Appl. Phys. 99, 54104–54109 (2006)CrossRef
38.
Zurück zum Zitat H. Sui, C. Yang, M. Zhao, W. Lin, C. Feng, J. Alloy. Compd. 586, 683–687 (2014)CrossRef H. Sui, C. Yang, M. Zhao, W. Lin, C. Feng, J. Alloy. Compd. 586, 683–687 (2014)CrossRef
39.
Zurück zum Zitat J. Paul, S. Bhardwaj, K.K. Sharma, R.K. Kotnala, R. Kumar, J. Alloy. Compd. 634, 58–64 (2015)CrossRef J. Paul, S. Bhardwaj, K.K. Sharma, R.K. Kotnala, R. Kumar, J. Alloy. Compd. 634, 58–64 (2015)CrossRef
40.
Zurück zum Zitat C.H. Yang, J. Qian, Y.J. Han, J.H. Song, Q. Yao, L.X. Chen, Z.Y. Sun, Ceram. Int. 44, 5807–5812 (2018)CrossRef C.H. Yang, J. Qian, Y.J. Han, J.H. Song, Q. Yao, L.X. Chen, Z.Y. Sun, Ceram. Int. 44, 5807–5812 (2018)CrossRef
41.
Zurück zum Zitat C. Feng, C.H. Yang, F.J. Geng, P.P. Lv, Q. Yao, J. Eur. Ceram. Soc. 36, 527–532 (2016)CrossRef C. Feng, C.H. Yang, F.J. Geng, P.P. Lv, Q. Yao, J. Eur. Ceram. Soc. 36, 527–532 (2016)CrossRef
42.
Zurück zum Zitat J. Fang, T. Hu, J.F. Chen, G.R. Han, W.J. Weng, N. Ma, P.Y. Du, Appl. Surf. Sci. 487, 473–477 (2013)CrossRef J. Fang, T. Hu, J.F. Chen, G.R. Han, W.J. Weng, N. Ma, P.Y. Du, Appl. Surf. Sci. 487, 473–477 (2013)CrossRef
43.
Zurück zum Zitat H.C. Du, L.J. Tang, S. Kaskel, J. Phys. Chem. C 113, 1329–1339 (2009)CrossRef H.C. Du, L.J. Tang, S. Kaskel, J. Phys. Chem. C 113, 1329–1339 (2009)CrossRef
44.
Zurück zum Zitat F.J. Geng, C.H. Yang, X.Y. Jing, P.P. Lv, C. Feng, Q. Yao, J. Mater. Sci. 27, 1–6 (2016) F.J. Geng, C.H. Yang, X.Y. Jing, P.P. Lv, C. Feng, Q. Yao, J. Mater. Sci. 27, 1–6 (2016)
45.
Zurück zum Zitat M. Cheng, G.Q. Tan, X. Xue, A. Xia, H.J. Ren, Phys. B 407, 3360–3363 (2012)CrossRef M. Cheng, G.Q. Tan, X. Xue, A. Xia, H.J. Ren, Phys. B 407, 3360–3363 (2012)CrossRef
Metadaten
Titel
Effect of Ca doping on the properties of Sr2Bi4Ti5O18 ferroelectric thin films
verfasst von
Xuefeng Zhao
Fengqing Zhang
Huaping Zhang
Qingbo Tian
LingXu Wang
Xiaodong Guo
Peng Shen
HuiYing Liu
Suhua Fan
Publikationsdatum
25.06.2019
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Materials Science: Materials in Electronics / Ausgabe 14/2019
Print ISSN: 0957-4522
Elektronische ISSN: 1573-482X
DOI
https://doi.org/10.1007/s10854-019-01711-4

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