Skip to main content
Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics 1/2013

01.01.2013

Ferroelectric and piezoelectric properties of (1 − x) (Bi0.5Na0.5)TiO3–xBaTiO3 ceramics

verfasst von: B. Parija, T. Badapanda, S. Panigrahi, T. P. Sinha

Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics | Ausgabe 1/2013

Einloggen

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

search-config
loading …

Abstract

Lead-free ceramics based on bismuth sodium titanate (Bi0.5Na0.5TiO3, BNT)–barium titanate (BaTiO3,BT) have been prepared by solid state reaction process. The (1−x)BNT–(x)BT (x = 0.01,0.03,0.05,0.07) ceramics were sintered at 1,150 °C for 4 h in air, show a pure perovskite structure. X-ray diffraction analysis indicates that a solid solution is formed in (1−x)BNT–(x)BT ceramics with presence of a morphotropic phase boundary (MPB) between rhombohedral and tetragonal at x = 0.07. Raman spectroscopy shows the splitting of (TO3) mode at x = 0.07 confirming the presence of MPB region. The temperature dependence dielectric study shows a diffuse phase transition with gradual decrease in phase transition temperature (Tm). The dielectric constant and diffusivity increases with increase in BT content and is maximum at the MPB region. With the increase in BT content the maximum breakdown field increases, accordingly the coercive field (Ec) and remnant polarization (Pr) increases. The piezoelectric constant of (1 − x)BNT–(x)BT ceramics increases with increase in BT content and maximum at x = 0.07, which is the MPB region. The BNT–BT system is expected to be a new and promising candidate for lead-free dielectric and piezoelectric material.

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
2.
Zurück zum Zitat T. Nakaiso, K. Kageyama, A. Ando, Y. Sakabe, Jpn. J. Appl. Phys. 44, 6878 (2005)CrossRef T. Nakaiso, K. Kageyama, A. Ando, Y. Sakabe, Jpn. J. Appl. Phys. 44, 6878 (2005)CrossRef
3.
Zurück zum Zitat Y. Sakai, T. Futakuchi, T. Iijima, M. Adachi, Jpn. J. Appl. Phys. 44, 3099 (2005)CrossRef Y. Sakai, T. Futakuchi, T. Iijima, M. Adachi, Jpn. J. Appl. Phys. 44, 3099 (2005)CrossRef
5.
Zurück zum Zitat N. Lederman, P. Muralt, J. Baborowski, S. Gentil, K. Mukati, M. Cantoni, A. Seifert, N. Setter, Sens. Actuators, A 105, 162 (2003)CrossRef N. Lederman, P. Muralt, J. Baborowski, S. Gentil, K. Mukati, M. Cantoni, A. Seifert, N. Setter, Sens. Actuators, A 105, 162 (2003)CrossRef
6.
Zurück zum Zitat R.W. Whatmore, Q. Zhang, Z. Huang, R.A. Dorey, Mater. Sci. Semicond. Process. 5, 65 (2003)CrossRef R.W. Whatmore, Q. Zhang, Z. Huang, R.A. Dorey, Mater. Sci. Semicond. Process. 5, 65 (2003)CrossRef
7.
Zurück zum Zitat P.W. Kruse, Uncooled thermal imaging, arrays, systems, and application, SPIE (2001) P.W. Kruse, Uncooled thermal imaging, arrays, systems, and application, SPIE (2001)
9.
Zurück zum Zitat D. Akai, K. Hirabayashi, M. Yokawa, K. Swada, K. Taniguchi, Y. Murashige, S. Nakayama, N. Yamada, T. Murakami, M. Ishida, Sens. Actuators, A 130–131, 111 (2006) D. Akai, K. Hirabayashi, M. Yokawa, K. Swada, K. Taniguchi, Y. Murashige, S. Nakayama, N. Yamada, T. Murakami, M. Ishida, Sens. Actuators, A 130–131, 111 (2006)
10.
Zurück zum Zitat T. Takenaka, K. Maruyama, K. Sakata, Jpn. J. Appl. Phys. 30, 2236 (1991)CrossRef T. Takenaka, K. Maruyama, K. Sakata, Jpn. J. Appl. Phys. 30, 2236 (1991)CrossRef
11.
Zurück zum Zitat B.J. Chu, D.R. Chen, G.R. Li, Q.R. Yin, J. Eur. Ceram. Soc. 22, 2115 (2002)CrossRef B.J. Chu, D.R. Chen, G.R. Li, Q.R. Yin, J. Eur. Ceram. Soc. 22, 2115 (2002)CrossRef
12.
Zurück zum Zitat Y.M. Chiang, G.W. Farrey, A.N. Soukhojak, Appl. Phys. Lett. 73, 3683 (1998) Y.M. Chiang, G.W. Farrey, A.N. Soukhojak, Appl. Phys. Lett. 73, 3683 (1998)
13.
Zurück zum Zitat X.X. Wang, H.L.W. Chan, C.L. Choy, Solid State Commun. 125, 395 (2003)CrossRef X.X. Wang, H.L.W. Chan, C.L. Choy, Solid State Commun. 125, 395 (2003)CrossRef
14.
15.
Zurück zum Zitat V.A. Isupov, T.V. Kruzina, Izv. AN SSSR Ser. Fiz. 47, 616 (1983) V.A. Isupov, T.V. Kruzina, Izv. AN SSSR Ser. Fiz. 47, 616 (1983)
16.
17.
Zurück zum Zitat G.O. Jones, P.A. Thomas, Acta Crystallogr. B 56, 426 (2000) G.O. Jones, P.A. Thomas, Acta Crystallogr. B 56, 426 (2000)
18.
19.
21.
Zurück zum Zitat I.P. Pronin, N.N. Parfenova, N.V. Zaitseva, V.A. Isupov, G.A. Smolensky, Sov. Phys. Solid State 24, 1060 (1982) I.P. Pronin, N.N. Parfenova, N.V. Zaitseva, V.A. Isupov, G.A. Smolensky, Sov. Phys. Solid State 24, 1060 (1982)
22.
Zurück zum Zitat J. Petzelt, S. Kamba, D. Noujni, V. Porokhonskyy, A. Pashkin, I. Franke, K. Roleder, J. Suchanicz, R. Klein, G.E. Kugel, J. Phys.: Condens. Matter 16, 2719 (2004)CrossRef J. Petzelt, S. Kamba, D. Noujni, V. Porokhonskyy, A. Pashkin, I. Franke, K. Roleder, J. Suchanicz, R. Klein, G.E. Kugel, J. Phys.: Condens. Matter 16, 2719 (2004)CrossRef
23.
Zurück zum Zitat J. Kreisel, A.M. Glazer, G. Jones, P.A. Thomas, L. Abello, G. Lucazeau, J. Phys.: Condens. Matter 12, 3267 (2000)CrossRef J. Kreisel, A.M. Glazer, G. Jones, P.A. Thomas, L. Abello, G. Lucazeau, J. Phys.: Condens. Matter 12, 3267 (2000)CrossRef
24.
Zurück zum Zitat V.A. Isupov, I.P. Pronin, T.V. Krunina, Ferroelectrics Lett. 2, 205 (1984)CrossRef V.A. Isupov, I.P. Pronin, T.V. Krunina, Ferroelectrics Lett. 2, 205 (1984)CrossRef
25.
Zurück zum Zitat J. Suchanicz, K. Roleder, A. Kania, J. Handerek, Ferroelectrics 77, 107 (1988)CrossRef J. Suchanicz, K. Roleder, A. Kania, J. Handerek, Ferroelectrics 77, 107 (1988)CrossRef
26.
27.
Zurück zum Zitat M.S. Hagiyev, I.H. Ismailzade, A.K. Abiyev, Ferroelectrics 56, 215 (1984)CrossRef M.S. Hagiyev, I.H. Ismailzade, A.K. Abiyev, Ferroelectrics 56, 215 (1984)CrossRef
28.
Zurück zum Zitat S.E. Park, S.J. Chung, I.T. Kim, K.S. Hong, J. Am. Ceram. Soc. 77, 2641 (1994)CrossRef S.E. Park, S.J. Chung, I.T. Kim, K.S. Hong, J. Am. Ceram. Soc. 77, 2641 (1994)CrossRef
29.
Zurück zum Zitat I.P. Pronin, P.P. Syrnikov, V.A. Isupov, V.M. Egorov, N.V. Zaitaseva, A.F. Jaffe, Ferroelectrics 25, 395 (1980)CrossRef I.P. Pronin, P.P. Syrnikov, V.A. Isupov, V.M. Egorov, N.V. Zaitaseva, A.F. Jaffe, Ferroelectrics 25, 395 (1980)CrossRef
31.
Zurück zum Zitat T.V. Kruznia, V.V. Gene, V.A. Isupov, E.V. Sinyakov, Sov. Phys. Crystallogr. 26, 482 (1981) T.V. Kruznia, V.V. Gene, V.A. Isupov, E.V. Sinyakov, Sov. Phys. Crystallogr. 26, 482 (1981)
33.
34.
35.
Zurück zum Zitat H. Nagata, N. Koizumi, T. Takenaka, Key Eng. Mater. 169–170, 37 (1999)CrossRef H. Nagata, N. Koizumi, T. Takenaka, Key Eng. Mater. 169–170, 37 (1999)CrossRef
36.
Zurück zum Zitat A. Sasaki, T. Chiba, Y. Mamiya, E. Otsuki, Jpn. J. Appl. Phys. 38, 5564 (1999)CrossRef A. Sasaki, T. Chiba, Y. Mamiya, E. Otsuki, Jpn. J. Appl. Phys. 38, 5564 (1999)CrossRef
37.
Zurück zum Zitat X.X. Wang, S.H. Choy, X.G. Tang, H.L. Chan, J. Appl. Phys. 97, 104101 (2005)CrossRef X.X. Wang, S.H. Choy, X.G. Tang, H.L. Chan, J. Appl. Phys. 97, 104101 (2005)CrossRef
38.
Zurück zum Zitat J. Wang, Y. Liu, L. Ray Withers, A. Studer, Q. Li, L. Norén, Y. Guo, J. Appl. Phys. 110, 084114 (2011)CrossRef J. Wang, Y. Liu, L. Ray Withers, A. Studer, Q. Li, L. Norén, Y. Guo, J. Appl. Phys. 110, 084114 (2011)CrossRef
39.
Zurück zum Zitat M. Cernea, F. Fochi, G. Virgil, B.S. Vasile, R. Trusca, C. Galassi, J. Mater. Sci. 47(8), 3669–3673 (2012)CrossRef M. Cernea, F. Fochi, G. Virgil, B.S. Vasile, R. Trusca, C. Galassi, J. Mater. Sci. 47(8), 3669–3673 (2012)CrossRef
40.
Zurück zum Zitat W. Meng, R. Zuo, S. Su, X. Wang, L. Li, J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 22, 12 (2011)CrossRef W. Meng, R. Zuo, S. Su, X. Wang, L. Li, J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 22, 12 (2011)CrossRef
41.
Zurück zum Zitat D. Lin, K. Kwok, J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 21(3), 291–297 (2010)CrossRef D. Lin, K. Kwok, J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 21(3), 291–297 (2010)CrossRef
42.
Zurück zum Zitat L.A. Schmitt, J. Kling, M. Hinterstein, M. Hoelzel, W. Jo, H.-J. Kleebe, H. Fuess, J. Mater. Sci. 46(12), 4368–4376 (2011)CrossRef L.A. Schmitt, J. Kling, M. Hinterstein, M. Hoelzel, W. Jo, H.-J. Kleebe, H. Fuess, J. Mater. Sci. 46(12), 4368–4376 (2011)CrossRef
46.
Zurück zum Zitat F. Jona, G. Shirane, Ferroelectric Crystals (Elsevier, Amsterdam, 1963) F. Jona, G. Shirane, Ferroelectric Crystals (Elsevier, Amsterdam, 1963)
47.
Zurück zum Zitat M.E. Lines, A.M. Glass, Principles and Applications of Ferroelectrics and Related Materials (Clarendon Press, Oxford, 1977) M.E. Lines, A.M. Glass, Principles and Applications of Ferroelectrics and Related Materials (Clarendon Press, Oxford, 1977)
48.
Zurück zum Zitat K. Kishi, Y. Mizuno, H. Chazono, Jpn. J. Appl. Phys. 42, 1–15 (2003)CrossRef K. Kishi, Y. Mizuno, H. Chazono, Jpn. J. Appl. Phys. 42, 1–15 (2003)CrossRef
49.
Zurück zum Zitat B. Huybrechts, K. Ishizaki, M. Takata, J. Mater. Sci. 30, 2463–2474 (1995)CrossRef B. Huybrechts, K. Ishizaki, M. Takata, J. Mater. Sci. 30, 2463–2474 (1995)CrossRef
50.
Zurück zum Zitat B. Jaffe, W.R. Cook, H. Jaffe, Piezoelectric Ceramics (Academic Press, London, 1971) B. Jaffe, W.R. Cook, H. Jaffe, Piezoelectric Ceramics (Academic Press, London, 1971)
51.
Zurück zum Zitat V.A. Isupov, Ferro- electrics 315(1), 123–147 (2005) V.A. Isupov, Ferro- electrics 315(1), 123–147 (2005)
52.
Zurück zum Zitat S.E. Park, S.J. Chung, Proceedings of the 9th IEEE International Sym-posium, ISAF’94, pp. 265–268 (1994) S.E. Park, S.J. Chung, Proceedings of the 9th IEEE International Sym-posium, ISAF’94, pp. 265–268 (1994)
53.
Zurück zum Zitat Y.F. Liu, Y.N. Lv, M. Xu, S.Z. Shi, H.Q. Xu, X.D. Yang, J. Wuhan Univ. Technol. Mater. Sci. Ed 22(2), 315–319 (2007)CrossRef Y.F. Liu, Y.N. Lv, M. Xu, S.Z. Shi, H.Q. Xu, X.D. Yang, J. Wuhan Univ. Technol. Mater. Sci. Ed 22(2), 315–319 (2007)CrossRef
54.
Zurück zum Zitat D. Rout, K.S. Moon, S.J.L. Kang, I.W. Kim, J. Appl. Phys. 108, 084102–084108 (2010)CrossRef D. Rout, K.S. Moon, S.J.L. Kang, I.W. Kim, J. Appl. Phys. 108, 084102–084108 (2010)CrossRef
55.
Zurück zum Zitat B.W.V. Eerd, D. Damjanovic, N. Klein, N. Setter, J. Trodahl, Phys. Rev. B. 82, 104112–104118 (2010)CrossRef B.W.V. Eerd, D. Damjanovic, N. Klein, N. Setter, J. Trodahl, Phys. Rev. B. 82, 104112–104118 (2010)CrossRef
56.
Zurück zum Zitat J. Petzelt, S. Kamba, J. Fábry, D. Noujni, V. Porokhonskyy, A. Pashkin, I. Franke, K. Roleder, J. Suchanicz, R. Klein, G.E. Kugel, J. Phys.: Condens. Matter 16, 2719–2731 (2004)CrossRef J. Petzelt, S. Kamba, J. Fábry, D. Noujni, V. Porokhonskyy, A. Pashkin, I. Franke, K. Roleder, J. Suchanicz, R. Klein, G.E. Kugel, J. Phys.: Condens. Matter 16, 2719–2731 (2004)CrossRef
57.
Zurück zum Zitat M.D. Domenico Jr, S.H. Wemple, S.P.S. Porto, P.R. Buman, Phys. Rev. 174, 522–530 (1968)CrossRef M.D. Domenico Jr, S.H. Wemple, S.P.S. Porto, P.R. Buman, Phys. Rev. 174, 522–530 (1968)CrossRef
58.
Zurück zum Zitat P.S. Dobal, A. Dixit, R.S. Katiyar, Z. Yu, R. Guo, A.S. Bhalla, J. Appl. Phys. 89, 8085–8091 (2001)CrossRef P.S. Dobal, A. Dixit, R.S. Katiyar, Z. Yu, R. Guo, A.S. Bhalla, J. Appl. Phys. 89, 8085–8091 (2001)CrossRef
59.
Zurück zum Zitat R.M. German, Liquid Phase Sintering (Plenum Press, New York, NY, 1985) R.M. German, Liquid Phase Sintering (Plenum Press, New York, NY, 1985)
60.
Zurück zum Zitat T. Takenaka, Ferroelectrics 230, 389 (1989) T. Takenaka, Ferroelectrics 230, 389 (1989)
61.
Zurück zum Zitat K. Yoshii, H. Nagata, T. Takenaka, Jpn. J. Appl. Phys. 45, 4493 (2006)CrossRef K. Yoshii, H. Nagata, T. Takenaka, Jpn. J. Appl. Phys. 45, 4493 (2006)CrossRef
62.
63.
64.
65.
Zurück zum Zitat Z. Wei, Z. Heping, Y. Yongke et al., Key Eng. Mater. 105, 336–338 (2007) Z. Wei, Z. Heping, Y. Yongke et al., Key Eng. Mater. 105, 336–338 (2007)
66.
Zurück zum Zitat D. Lin, D. Xiao, J. Zhu, P. Yu, Appl. Phys. Lett., 88 (2006) D. Lin, D. Xiao, J. Zhu, P. Yu, Appl. Phys. Lett., 88 (2006)
67.
Zurück zum Zitat X.H. Dai, A. Digiovanni, D. Viehland, J. Appl. Phys. 74, 3399–3405 (1993)CrossRef X.H. Dai, A. Digiovanni, D. Viehland, J. Appl. Phys. 74, 3399–3405 (1993)CrossRef
68.
Zurück zum Zitat M.S. Yoon, H.M. Jang, S. Kim, Jpn. J. Appl. Phys. 4, 1916–1921 (1995)CrossRef M.S. Yoon, H.M. Jang, S. Kim, Jpn. J. Appl. Phys. 4, 1916–1921 (1995)CrossRef
69.
70.
Zurück zum Zitat P.R. Chowdury, S.B. Deshpande, Indian J. Pure Appl. Phys. 22, 708 (1984) P.R. Chowdury, S.B. Deshpande, Indian J. Pure Appl. Phys. 22, 708 (1984)
72.
73.
Zurück zum Zitat U. Aman, C.W. Ahn, A. Hussain, K. Ill Won, Curr. Appl. Phys 10, 1367 (2010)CrossRef U. Aman, C.W. Ahn, A. Hussain, K. Ill Won, Curr. Appl. Phys 10, 1367 (2010)CrossRef
74.
Zurück zum Zitat N. Feng, L. Luo, X. Pan, Y. Zhang, C. Hongbing, J. Mater. Sci. 47(7), 3354 (2011) N. Feng, L. Luo, X. Pan, Y. Zhang, C. Hongbing, J. Mater. Sci. 47(7), 3354 (2011)
75.
76.
Zurück zum Zitat Y. Hosono, K. Harada, Y. Yamashita, Jpn. J. Appl. Phys. 40, 5722 (2001)CrossRef Y. Hosono, K. Harada, Y. Yamashita, Jpn. J. Appl. Phys. 40, 5722 (2001)CrossRef
Metadaten
Titel
Ferroelectric and piezoelectric properties of (1 − x) (Bi0.5Na0.5)TiO3–xBaTiO3 ceramics
verfasst von
B. Parija
T. Badapanda
S. Panigrahi
T. P. Sinha
Publikationsdatum
01.01.2013
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Materials Science: Materials in Electronics / Ausgabe 1/2013
Print ISSN: 0957-4522
Elektronische ISSN: 1573-482X
DOI
https://doi.org/10.1007/s10854-012-0764-z

Weitere Artikel der Ausgabe 1/2013

Journal of Materials Science: Materials in Electronics 1/2013 Zur Ausgabe

Neuer Inhalt