Skip to main content
Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics 14/2017

17.04.2017

Effects of zirconium doping on the structural, dielectric, ferroelectric, piezoelectric, and magnetic properties of lead-free 0.67BiFe0.97Ga0.03O3–0.33BaTi1−x Zr x O3 ceramics

verfasst von: Meng Qin, Jian-Min Yan, Fei-Fei Wang, Yu-Kuai Liu, Ren-Kui Zheng

Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics | Ausgabe 14/2017

Einloggen

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

search-config
loading …

Abstract

Here we report the structural, dielectric, ferroelectric, piezoelectric, and magnetic properties of zirconium-doped 0.67BiFe0.97Ga0.03O3–0.33BaZr x Ti1−x O3 (BFG–BZT) lead-free ceramics. Structural investigations reveal that the doped Zr4+ ions (up to x = 0.15) can be fully incorporated into the host lattice. Dielectric measurements demonstrate that with increasing Zr4+ content, both the ferroelectric Curie temperature T C and the dielectric constant decrease monotonously, and that the dielectric constant exhibits relaxor behaviors upon Zr4+ doping. At the same time, the remnant polarization P r increases and then decreases, with the maximum P r ∼ 26 µC/cm2 for x = 0.025. One of the noteworthy results is that the remanent magnetic moment at room temperature increases up to 0.17 emu/g with increasing x from 0 to 0.15, which is attributed to enhanced lattice distortions due to Zr4+ doping. The coexistence of strong ferroelectricity and ferromagnetism at room temperature implies that the BFG–BZT could be potential candidate materials for multiferroic device applications.

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 M. Fiebig, T. Lottermoser, D. Fröhlich, A.V. Goltsev, R.V. Pisarev, Nature 419, 818–820 (2002)CrossRef M. Fiebig, T. Lottermoser, D. Fröhlich, A.V. Goltsev, R.V. Pisarev, Nature 419, 818–820 (2002)CrossRef
2.
Zurück zum Zitat T. Kimura, T. Goto, H. Shintani, K. Ishizaka, T. Arima, Y. Tokura, Nature 426, 55–58 (2003)CrossRef T. Kimura, T. Goto, H. Shintani, K. Ishizaka, T. Arima, Y. Tokura, Nature 426, 55–58 (2003)CrossRef
4.
Zurück zum Zitat C. Tabarez-Munoz, J. P. Rivera, H. Schmid, Ferroelectrics 55, 235–238 (1984)CrossRef C. Tabarez-Munoz, J. P. Rivera, H. Schmid, Ferroelectrics 55, 235–238 (1984)CrossRef
5.
Zurück zum Zitat P. Fischer, M. Polomska, I. Sosnowska, M. Szymanski, J. Phys. C 13, 1931–1940 (1980)CrossRef P. Fischer, M. Polomska, I. Sosnowska, M. Szymanski, J. Phys. C 13, 1931–1940 (1980)CrossRef
6.
Zurück zum Zitat J.R. Teague, R. Gerson, W.J. James, Solid State Commun. 8, 1073–1074 (1970)CrossRef J.R. Teague, R. Gerson, W.J. James, Solid State Commun. 8, 1073–1074 (1970)CrossRef
8.
Zurück zum Zitat X.H. Xiao, J. Zhu, Y.R. Li, W.B. Luo, B.F. Yu, L.X. Fan, F. Ren, C. Liu, C.Z. Jiang, J. Phys. D 40, 5775–5777 (2007)CrossRef X.H. Xiao, J. Zhu, Y.R. Li, W.B. Luo, B.F. Yu, L.X. Fan, F. Ren, C. Liu, C.Z. Jiang, J. Phys. D 40, 5775–5777 (2007)CrossRef
9.
Zurück zum Zitat M.M. Kumar, V.R. Palkar, K. Srinivas, S.V. Suryanarayana, Appl. Phys. Lett. 76, 2764–2766 (2000)CrossRef M.M. Kumar, V.R. Palkar, K. Srinivas, S.V. Suryanarayana, Appl. Phys. Lett. 76, 2764–2766 (2000)CrossRef
10.
Zurück zum Zitat M.H. Lee, D.J. Kim, J.S. Park, S.W. Kim, T.K. Song, M.H. Kim, W.J. Kim, D. Do, I.K. Jeong, Adv. Mater. 27, 6976–6982 (2015)CrossRef M.H. Lee, D.J. Kim, J.S. Park, S.W. Kim, T.K. Song, M.H. Kim, W.J. Kim, D. Do, I.K. Jeong, Adv. Mater. 27, 6976–6982 (2015)CrossRef
11.
Zurück zum Zitat S. Chandarak, A. Ngamjarurojana, S. Srilomsak, P. Laoratanakul, S. Rujirawat, R. Yimnirun, Ferroelectrics 410, 75–81 (2010)CrossRef S. Chandarak, A. Ngamjarurojana, S. Srilomsak, P. Laoratanakul, S. Rujirawat, R. Yimnirun, Ferroelectrics 410, 75–81 (2010)CrossRef
12.
Zurück zum Zitat R.A.M. Gotardo, D.S.F. Viana, M. Olzon-Dionysio, S.D. Souza, D. Garcia, J.A. Eiras, M.F.S. Alves, L.F. Cotica, I.A. Santos, A.A. Coelho, J. Appl. Phys. 112, 104112 (2012)CrossRef R.A.M. Gotardo, D.S.F. Viana, M. Olzon-Dionysio, S.D. Souza, D. Garcia, J.A. Eiras, M.F.S. Alves, L.F. Cotica, I.A. Santos, A.A. Coelho, J. Appl. Phys. 112, 104112 (2012)CrossRef
14.
15.
Zurück zum Zitat Y.J. Lee, J.S. Kim, S.H. Han, H.W. Kang, J. H. G. Lee, Korean Phys. Soc. 61, 947–950 (2012)CrossRef Y.J. Lee, J.S. Kim, S.H. Han, H.W. Kang, J. H. G. Lee, Korean Phys. Soc. 61, 947–950 (2012)CrossRef
16.
Zurück zum Zitat Q. Zhou, C. R. Zhou, H. B. Yang, C. L. Yuan, G. H. Chen, L. Cao, Q. L. Fan, J. Mater. Sci. 25, 196–201 (2014) Q. Zhou, C. R. Zhou, H. B. Yang, C. L. Yuan, G. H. Chen, L. Cao, Q. L. Fan, J. Mater. Sci. 25, 196–201 (2014)
17.
Zurück zum Zitat X.H. Liu, X.U. Zhuo, Q.U. ShaoBo, X.Y. Wei, J.L. Chen, Chin. Sci. Bull. 52, 2747–2752 (2007)CrossRef X.H. Liu, X.U. Zhuo, Q.U. ShaoBo, X.Y. Wei, J.L. Chen, Chin. Sci. Bull. 52, 2747–2752 (2007)CrossRef
18.
Zurück zum Zitat Y. Zhang, Y.Y. Li, H.K. Zhu, Z.X. Fu, Q.T. Zhang, J. Mater. Sci. 27, 9572–9576 (2016) Y. Zhang, Y.Y. Li, H.K. Zhu, Z.X. Fu, Q.T. Zhang, J. Mater. Sci. 27, 9572–9576 (2016)
19.
Zurück zum Zitat J. Petzelt, D. Nuzhnyy, M. Savinov, V. Bovtun, M. Kempa, T. Ostapchuk, J. Hlinka, G. Canu, V. Buscaglia, Ferroelectrics 469, 14–25 (2014)CrossRef J. Petzelt, D. Nuzhnyy, M. Savinov, V. Bovtun, M. Kempa, T. Ostapchuk, J. Hlinka, G. Canu, V. Buscaglia, Ferroelectrics 469, 14–25 (2014)CrossRef
20.
Zurück zum Zitat X.G. Tang, J. Wang, X.X. Wang, H.L.W. Chan, Solid State Commun. 131, 163–168 (2004)CrossRef X.G. Tang, J. Wang, X.X. Wang, H.L.W. Chan, Solid State Commun. 131, 163–168 (2004)CrossRef
21.
Zurück zum Zitat X.G. Tang, K.H. Chew, H.L.W. Chan, Acta Mater. 52, 5177–5183 (2004)CrossRef X.G. Tang, K.H. Chew, H.L.W. Chan, Acta Mater. 52, 5177–5183 (2004)CrossRef
23.
Zurück zum Zitat D. Viehland, M. Wuttig, L. E. Cross, Ferroelectrics 120, 71–77 (1991)CrossRef D. Viehland, M. Wuttig, L. E. Cross, Ferroelectrics 120, 71–77 (1991)CrossRef
24.
Zurück zum Zitat Y. Lin, L.L. Zhang, J. Yu, J. Mater. Sci. 26, 8432–8441 (2015) Y. Lin, L.L. Zhang, J. Yu, J. Mater. Sci. 26, 8432–8441 (2015)
25.
Zurück zum Zitat X. Wu, M. Tian, Y. Guo, Q. Zheng, L. Luo, D. Lin, J. Mater. Sci. 26, 978–984 (2015) X. Wu, M. Tian, Y. Guo, Q. Zheng, L. Luo, D. Lin, J. Mater. Sci. 26, 978–984 (2015)
26.
Zurück zum Zitat W. Xing, Y. Ma, Z. Ma, Y. Bai, J. Chen, S. Zhao, Smart Mater. Struct. 23, 085030 (2014)CrossRef W. Xing, Y. Ma, Z. Ma, Y. Bai, J. Chen, S. Zhao, Smart Mater. Struct. 23, 085030 (2014)CrossRef
27.
Zurück zum Zitat D.H. Wang, W.C. Goh, M. Ning, C.K. Ong, Appl. Phys. Lett. 88, 212907 (2006)CrossRef D.H. Wang, W.C. Goh, M. Ning, C.K. Ong, Appl. Phys. Lett. 88, 212907 (2006)CrossRef
28.
Zurück zum Zitat P. Godara, A. Agarwal, N. Ahlawat, S. Sanghi, K. Kaswan, J. Magn. Magn. Mater. 406, 76–82 (2016)CrossRef P. Godara, A. Agarwal, N. Ahlawat, S. Sanghi, K. Kaswan, J. Magn. Magn. Mater. 406, 76–82 (2016)CrossRef
Metadaten
Titel
Effects of zirconium doping on the structural, dielectric, ferroelectric, piezoelectric, and magnetic properties of lead-free 0.67BiFe0.97Ga0.03O3–0.33BaTi1−x Zr x O3 ceramics
verfasst von
Meng Qin
Jian-Min Yan
Fei-Fei Wang
Yu-Kuai Liu
Ren-Kui Zheng
Publikationsdatum
17.04.2017
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Materials Science: Materials in Electronics / Ausgabe 14/2017
Print ISSN: 0957-4522
Elektronische ISSN: 1573-482X
DOI
https://doi.org/10.1007/s10854-017-6787-8

Weitere Artikel der Ausgabe 14/2017

Journal of Materials Science: Materials in Electronics 14/2017 Zur Ausgabe

Neuer Inhalt