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Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics 11/2015

01.11.2015

Stable piezoelectric property of modified BiFeO3–BaTiO3 lead-free piezoceramics

verfasst von: Yang Lin, Linlin Zhang, Jian Yu

Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics | Ausgabe 11/2015

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Abstract

Perovskite-structured 0.696BiFeO3–0.014Bi(Zn1/2Ti1/2)O3–0.29BaTiO3 (BF69.6–BZT1.4–BT29) lead-free piezoceramics with various MnO2 addition were prepared using a refined solid state reaction electroceramic processing. Powder X-ray diffraction measurements showed their crystallographic structure being of rhombohedral structure and scanning electron microscopy observations revealed that MnO2-doping enhances ceramic microstructure grain size growth. In contrast to BF–BT ceramics, low dielectric loss ceramics were obtained with combined strategies of refined electroceramic processing, Mn-doping and adding BZT third member. A good combination of ferroelectric and piezoelectric property was obtained in the 0.22 and 0.26 % in weight MnO2-doped BF69.6–BZT1.4–BT29 coarse-grained ceramics and discussed in relation to microstructure grain size effect and point defect effect. Excellent time and thermal aging stabilities of piezoelectric constant d 33 were also experimentally demonstrated and argued resulting from the feature of higher ferroelectric Curie temperature (T C ) and no ferroelectric–ferroelectric structural phase transition below T C of BF–BZT–BT system.

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Literatur
2.
Zurück zum Zitat J. Rödel, W. Jo, K.T.P. Seifert, E.M. Anton, T. Granzow, D. Damjanovic, J. Am. Ceram. Soc. 92, 1153 (2005)CrossRef J. Rödel, W. Jo, K.T.P. Seifert, E.M. Anton, T. Granzow, D. Damjanovic, J. Am. Ceram. Soc. 92, 1153 (2005)CrossRef
4.
Zurück zum Zitat S.O. Leontsev, R.E. Eitel, Sci. Technol. Adv. Mater. 11, 044302 (2010)CrossRef S.O. Leontsev, R.E. Eitel, Sci. Technol. Adv. Mater. 11, 044302 (2010)CrossRef
5.
Zurück zum Zitat Y. Saito, H. Takao, T. Tani, T. Nonoyama, K. Takatori, T. Homma, T. Nagaya, M. Nakamura, Nature 432, 84 (2004)CrossRef Y. Saito, H. Takao, T. Tani, T. Nonoyama, K. Takatori, T. Homma, T. Nagaya, M. Nakamura, Nature 432, 84 (2004)CrossRef
6.
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
8.
Zurück zum Zitat L. Zhang, M. Zhang, L. Wang, C. Zhou, Z. Zhang, Y.G. Yao, L.X. Zhang, D.Z. Xue, X.J. Lou, X.B. Ren, Appl. Phys. Lett. 105, 162908 (2014)CrossRef L. Zhang, M. Zhang, L. Wang, C. Zhou, Z. Zhang, Y.G. Yao, L.X. Zhang, D.Z. Xue, X.J. Lou, X.B. Ren, Appl. Phys. Lett. 105, 162908 (2014)CrossRef
9.
Zurück zum Zitat H.X. Bao, C. Zhou, D.Z. Xue, J.H. Gao, X.B. Ren, J. Phys. D Appl. Phys. 43, 465401 (2010)CrossRef H.X. Bao, C. Zhou, D.Z. Xue, J.H. Gao, X.B. Ren, J. Phys. D Appl. Phys. 43, 465401 (2010)CrossRef
10.
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)
11.
Zurück zum Zitat B. Noheda, D.E. Cox, G. Shirane, J.A. Gonzalo, L.E. Cross, S.E. Park, Appl. Phys. Lett. 74, 2059 (1999)CrossRef B. Noheda, D.E. Cox, G. Shirane, J.A. Gonzalo, L.E. Cross, S.E. Park, Appl. Phys. Lett. 74, 2059 (1999)CrossRef
12.
Zurück zum Zitat R. Guo, L.E. Cross, S.E. Park, B. Noheda, D.E. Cox, G. Shirane, Phys. Rev. Lett. 84, 5423 (2000)CrossRef R. Guo, L.E. Cross, S.E. Park, B. Noheda, D.E. Cox, G. Shirane, Phys. Rev. Lett. 84, 5423 (2000)CrossRef
13.
Zurück zum Zitat R.E. Eitel, C.A. Randall, T.R. Shrout, P.W. Rehrig, W. Hackenberger, S.E. Park, Jpn. J. Appl. Phys. 40, 5999 (2001)CrossRef R.E. Eitel, C.A. Randall, T.R. Shrout, P.W. Rehrig, W. Hackenberger, S.E. Park, Jpn. J. Appl. Phys. 40, 5999 (2001)CrossRef
14.
Zurück zum Zitat T. R. Shrout, S. J. Zhang, R. Eitel, C. Stringer, and C. A. Randall, IEEE Int. Ultrason. Ferroelect. and Freq. Control Joint 50th Ann. Conf. 126 (2004) T. R. Shrout, S. J. Zhang, R. Eitel, C. Stringer, and C. A. Randall, IEEE Int. Ultrason. Ferroelect. and Freq. Control Joint 50th Ann. Conf. 126 (2004)
15.
Zurück zum Zitat I. Sterianou, D.C. Sinclair, I.M. Reaney, T.P. Comyn, A.J. Bell, J. Appl. Phys. 106, 084107 (2009)CrossRef I. Sterianou, D.C. Sinclair, I.M. Reaney, T.P. Comyn, A.J. Bell, J. Appl. Phys. 106, 084107 (2009)CrossRef
16.
Zurück zum Zitat S. Wada, K. Yamato, P. Pulpan, N. Kumada, B.Y. Lee, T. Iijima, C. Moriyoshi, Y. Kuroiwa, J. Appl. Phys. 108, 094114 (2010)CrossRef S. Wada, K. Yamato, P. Pulpan, N. Kumada, B.Y. Lee, T. Iijima, C. Moriyoshi, Y. Kuroiwa, J. Appl. Phys. 108, 094114 (2010)CrossRef
17.
Zurück zum Zitat M.M. Kumar, A. Srinivas, S.V. Suryanarayana, J. Appl. Phys. 87, 855 (2000)CrossRef M.M. Kumar, A. Srinivas, S.V. Suryanarayana, J. Appl. Phys. 87, 855 (2000)CrossRef
18.
Zurück zum Zitat Y.X. Wei, X.T. Wang, J.T. Zhu, X.L. Wang, J.J. Jia, J. Am. Ceram. Soc. 96, 3163 (2013) Y.X. Wei, X.T. Wang, J.T. Zhu, X.L. Wang, J.J. Jia, J. Am. Ceram. Soc. 96, 3163 (2013)
19.
Zurück zum Zitat X.Z. Guo, Y.G. Wu, Y.N. Zou, Z.Y. Wang, J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 23, 1072 (2012) X.Z. Guo, Y.G. Wu, Y.N. Zou, Z.Y. Wang, J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 23, 1072 (2012)
21.
Zurück zum Zitat T. Rojac, A. Bencan, B. Malic, G. Tutuncu, J.L. Jones, J.E. Daniels, D. Damjanovic, J. Am. Ceram. Soc. 97, 1993 (2014)CrossRef T. Rojac, A. Bencan, B. Malic, G. Tutuncu, J.L. Jones, J.E. Daniels, D. Damjanovic, J. Am. Ceram. Soc. 97, 1993 (2014)CrossRef
22.
24.
Zurück zum Zitat S.C. Yang, A. Kumar, V. Petkov, S. Priya, J. Appl. Phys. 113, 144101 (2013)CrossRef S.C. Yang, A. Kumar, V. Petkov, S. Priya, J. Appl. Phys. 113, 144101 (2013)CrossRef
27.
28.
Zurück zum Zitat Q.J. Zheng, Y.Q. Guo, F.Y. Lei, X.C. Wu, D.M. Lin, J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 25, 2638 (2014) Q.J. Zheng, Y.Q. Guo, F.Y. Lei, X.C. Wu, D.M. Lin, J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 25, 2638 (2014)
29.
Zurück zum Zitat X. Shan, C.R. Zhou, Z.Y. Cen, H.B. Yang, Q. Zhou, W.Z. Li, Ceram. Int. 39, 6707 (2013)CrossRef X. Shan, C.R. Zhou, Z.Y. Cen, H.B. Yang, Q. Zhou, W.Z. Li, Ceram. Int. 39, 6707 (2013)CrossRef
31.
Zurück zum Zitat I. Fujii, R. Mitsui, K. Nakashima, N. Kumada, M. Shimada, T. Watanabe, J. Hayashi, H. Yabuta, M. Kubota, T. Fukui, S. Wada, Jpn. J. Appl. Phys. 50, 09ND07 (2011)CrossRef I. Fujii, R. Mitsui, K. Nakashima, N. Kumada, M. Shimada, T. Watanabe, J. Hayashi, H. Yabuta, M. Kubota, T. Fukui, S. Wada, Jpn. J. Appl. Phys. 50, 09ND07 (2011)CrossRef
32.
Zurück zum Zitat C.R. Zhou, A. Feteira, X. Shan, H.B. Yang, Q. Zhou, J. Chen, W.Z. Li, H. Wang, Appl. Phys. Lett. 101, 032901 (2012)CrossRef C.R. Zhou, A. Feteira, X. Shan, H.B. Yang, Q. Zhou, J. Chen, W.Z. Li, H. Wang, Appl. Phys. Lett. 101, 032901 (2012)CrossRef
33.
Zurück zum Zitat Y. Lin, J. Yu, J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 25, 5462 (2014) Y. Lin, J. Yu, J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 25, 5462 (2014)
34.
Zurück zum Zitat Q. Zhou, C.R. Zhou, H.B. Yang, G.H. Chen, W.Z. Li, H. Wang, J. Am. Ceram. Soc. 95, 3889 (2012)CrossRef Q. Zhou, C.R. Zhou, H.B. Yang, G.H. Chen, W.Z. Li, H. Wang, J. Am. Ceram. Soc. 95, 3889 (2012)CrossRef
35.
36.
Zurück zum Zitat Y.D. Hou, M.K. Zhu, F. Gao, H. Wang, B. Wang, H. Yan, C.S. Tian, J. Am. Ceram. Soc. 87, 847 (2002)CrossRef Y.D. Hou, M.K. Zhu, F. Gao, H. Wang, B. Wang, H. Yan, C.S. Tian, J. Am. Ceram. Soc. 87, 847 (2002)CrossRef
37.
Zurück zum Zitat X.H. Liu, Z. Xu, S.B. Qu, X.Y. Wei, J.L. Chen, Ceram. Int. 34, 797 (2008)CrossRef X.H. Liu, Z. Xu, S.B. Qu, X.Y. Wei, J.L. Chen, Ceram. Int. 34, 797 (2008)CrossRef
38.
39.
Zurück zum Zitat L. Wang, Y. Sakka, Y. Shao, G.A. Botton, T. Kolodiazhnyi, J. Am. Ceram. Soc. 93, 2903 (2010)CrossRef L. Wang, Y. Sakka, Y. Shao, G.A. Botton, T. Kolodiazhnyi, J. Am. Ceram. Soc. 93, 2903 (2010)CrossRef
40.
Zurück zum Zitat Z.Y. Shen, Q.G. Hu, Y.M. Li, Z.M. Wang, W.Q. Luo, Y. Hong, Z.X. Xie, R.H. Liao, J. Mater. Sci. Mater. Electron. 24, 3089 (2013)CrossRef Z.Y. Shen, Q.G. Hu, Y.M. Li, Z.M. Wang, W.Q. Luo, Y. Hong, Z.X. Xie, R.H. Liao, J. Mater. Sci. Mater. Electron. 24, 3089 (2013)CrossRef
41.
42.
Zurück zum Zitat C.A. Randall, N.C. Kim, J.P. Kucera, W.W. Cao, T.R. Shrout, J. Am. Ceram. Soc. 81, 677 (1998)CrossRef C.A. Randall, N.C. Kim, J.P. Kucera, W.W. Cao, T.R. Shrout, J. Am. Ceram. Soc. 81, 677 (1998)CrossRef
43.
44.
Zurück zum Zitat D. Berlincourt, Piezoelectric Crystals and Ceramics, in Ultrasonic Transducer Materials, ed. O. E. Mattiat (Plenum Press, New York, 1971) p. 63CrossRef D. Berlincourt, Piezoelectric Crystals and Ceramics, in Ultrasonic Transducer Materials, ed. O. E. Mattiat (Plenum Press, New York, 1971) p. 63CrossRef
45.
Zurück zum Zitat T. Tanaka, K. Okazaki, N. Ichinose, Piezoelectric Ceramic Materials (Gakken-sha, Tokyo, 1973), p. 115 (in Chinese) T. Tanaka, K. Okazaki, N. Ichinose, Piezoelectric Ceramic Materials (Gakken-sha, Tokyo, 1973), p. 115 (in Chinese)
Metadaten
Titel
Stable piezoelectric property of modified BiFeO3–BaTiO3 lead-free piezoceramics
verfasst von
Yang Lin
Linlin Zhang
Jian Yu
Publikationsdatum
01.11.2015
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Materials Science: Materials in Electronics / Ausgabe 11/2015
Print ISSN: 0957-4522
Elektronische ISSN: 1573-482X
DOI
https://doi.org/10.1007/s10854-015-3512-3

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