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Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics 4/2017

29.11.2016

Evolution of phase structure and enhancement of piezoelectric properties in (K0.5Na0.5)0.94Li0.06NbO3–SrZrO3 lead-free ceramics

verfasst von: Xiaobin Yan, Biaolin Peng, Jizhao Zou, Xierong Zeng

Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics | Ausgabe 4/2017

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Abstract

(Na0.5K0.5)0.94Li0.06NbO3xSrZrO3 (NKLN–xSZ) lead-free piezoelectric ceramics with a composition near the rhombohedral–tetragonal (RT) phase boundary and high Curie temperature T c have been designed and prepared by conventional solid-state sintering. The phase transition behavior and composition-dependent piezoelectric properties of NKLN–xSZ lead-free system are investigated systematically. The RT phase boundary is identified to lie in the composition range of 0.04 < x < 0.06 in NKLN–xSZ ceramics by XRD and temperature-dependent dielectric spectroscopy. The ceramics in the vicinity of the RT phase boundary exhibit a strong composition dependent and significantly enhanced piezoelectric properties. A comprehensive study of d 33 (197–220 pC/N) and T c (310–349 °C) were conducted in the NKLN–xSZ ceramics with 0.04 < x < 0.06. The ceramic with x ~ 0.05 shows the optimum electrical properties: d 33 ~ 220 pC/N, k p  ~ 30%, ε r  ~ 778, tan δ ~ 0.024, and T c  ~ 331 °C. The good piezoelectric properties together with high T c of the NKLN–xSZ ceramics make NKLN–xSZ a promising environmental friendly lead-free material system for a wide range of electromechanical transducer applications.

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Literatur
2.
Zurück zum Zitat J. Rödel, K.G. Webber, R. Dittmer, W. Jo, M. Kimura, D. Damjanovic, J. Eur. Ceram. Soc. 35, 1659 (2015)CrossRef J. Rödel, K.G. Webber, R. Dittmer, W. Jo, M. Kimura, D. Damjanovic, J. Eur. Ceram. Soc. 35, 1659 (2015)CrossRef
4.
Zurück zum Zitat A. Maqboola, A. Hussaina, R.A. Malika, J.U. Rahmana, A. Zamanb, T.K. Songa, W.J. Kimc, M.H. Kima, Mater. Sci. Eng. B 199, 105 (2015)CrossRef A. Maqboola, A. Hussaina, R.A. Malika, J.U. Rahmana, A. Zamanb, T.K. Songa, W.J. Kimc, M.H. Kima, Mater. Sci. Eng. B 199, 105 (2015)CrossRef
5.
Zurück zum Zitat E. Taghaddos, M. Hejazi, A. Safari, J. Adv. Dielectr. 5, 1530002-1 (2015)CrossRef E. Taghaddos, M. Hejazi, A. Safari, J. Adv. Dielectr. 5, 1530002-1 (2015)CrossRef
8.
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
9.
Zurück zum Zitat M.D. Maeder, D. Damjanovic, N. Setter, J. Electroceram. 13, 385 (2004)CrossRef M.D. Maeder, D. Damjanovic, N. Setter, J. Electroceram. 13, 385 (2004)CrossRef
10.
Zurück zum Zitat I. Coondoo, N. Panwar, A. Kholkin, J. Adv. Dielectr. 3, 1330002-1 (2013)CrossRef I. Coondoo, N. Panwar, A. Kholkin, J. Adv. Dielectr. 3, 1330002-1 (2013)CrossRef
11.
Zurück zum Zitat J. Rödel, W. Jo, K.T.P. Seifert, E. Anton, T. Granzow, J. Am. Ceram. Soc. 92, 1153 (2009)CrossRef J. Rödel, W. Jo, K.T.P. Seifert, E. Anton, T. Granzow, J. Am. Ceram. Soc. 92, 1153 (2009)CrossRef
12.
Zurück zum Zitat J.F. Li, K. Wang, F.Y. Zhu, L.Q. Cheng, F.Z. Yao, J. Am. Ceram. Soc. 96, 3677 (2013)CrossRef J.F. Li, K. Wang, F.Y. Zhu, L.Q. Cheng, F.Z. Yao, J. Am. Ceram. Soc. 96, 3677 (2013)CrossRef
13.
Zurück zum Zitat D. Lin, K.W. Kwok, H.W.L. Chan, Appl. Phys. Lett. 91, 143513-1 (2007) D. Lin, K.W. Kwok, H.W.L. Chan, Appl. Phys. Lett. 91, 143513-1 (2007)
15.
Zurück zum Zitat X.B. Yan, F. Gao, Z.T. Liu, J. Mater. Sci. Mater. Electron. 25, 5576 (2014)CrossRef X.B. Yan, F. Gao, Z.T. Liu, J. Mater. Sci. Mater. Electron. 25, 5576 (2014)CrossRef
16.
Zurück zum Zitat K. Wang, F.Z. Yao, W. Jo, D. Gobeljic, V.V. Shvartsman, D.C. Lupascu, J.F. Li, J. Rödel, Adv. Funct. Mater. 23, 4079 (2013)CrossRef K. Wang, F.Z. Yao, W. Jo, D. Gobeljic, V.V. Shvartsman, D.C. Lupascu, J.F. Li, J. Rödel, Adv. Funct. Mater. 23, 4079 (2013)CrossRef
17.
Zurück zum Zitat J.G. Wu, D.Q. Xiao, J. Appl. Phys. 102, 114113-1 (2007) J.G. Wu, D.Q. Xiao, J. Appl. Phys. 102, 114113-1 (2007)
18.
19.
Zurück zum Zitat B. Zhang, J. Wu, X. Cheng, X. Wang, D. Xiao, J. Zhu, X. Wang, X. Lou, ACS Appl Mater. Interfaces 5, 7718 (2013)CrossRef B. Zhang, J. Wu, X. Cheng, X. Wang, D. Xiao, J. Zhu, X. Wang, X. Lou, ACS Appl Mater. Interfaces 5, 7718 (2013)CrossRef
20.
Zurück zum Zitat X.B. Yan, B.L. Peng, X.F. Lu, Q.Z. Dong, W.S. Li, J. Alloys Compd. 653, 523 (2015)CrossRef X.B. Yan, B.L. Peng, X.F. Lu, Q.Z. Dong, W.S. Li, J. Alloys Compd. 653, 523 (2015)CrossRef
21.
Zurück zum Zitat D.E. Cox, B. Noheda, G. Shirane, Y. Uesu, K. Fujishiro, Y. Yamada, Appl. Phys. Lett. 79, 400–401 (2001)CrossRef D.E. Cox, B. Noheda, G. Shirane, Y. Uesu, K. Fujishiro, Y. Yamada, Appl. Phys. Lett. 79, 400–401 (2001)CrossRef
22.
Zurück zum Zitat W.F. Liu, X.B. Ren, Phys. Rev. Lett. 103, 257602-1 (2009) W.F. Liu, X.B. Ren, Phys. Rev. Lett. 103, 257602-1 (2009)
23.
Zurück zum Zitat X.P. Wang, J.G. Wu, D.Q. Xiao, X.J. Cheng, T. Zheng, B.Y. Zhang, X.J. Lou, J.G. Zhu, J. Mater. Chem. A 2, 4122 (2014)CrossRef X.P. Wang, J.G. Wu, D.Q. Xiao, X.J. Cheng, T. Zheng, B.Y. Zhang, X.J. Lou, J.G. Zhu, J. Mater. Chem. A 2, 4122 (2014)CrossRef
24.
Zurück zum Zitat W.F. Liang, W.J. Wu, D.Q. Xiao, J.G. Zhu, J.G. Wu, J. Mater. Sci. 46, 6871 (2011)CrossRef W.F. Liang, W.J. Wu, D.Q. Xiao, J.G. Zhu, J.G. Wu, J. Mater. Sci. 46, 6871 (2011)CrossRef
Metadaten
Titel
Evolution of phase structure and enhancement of piezoelectric properties in (K0.5Na0.5)0.94Li0.06NbO3–SrZrO3 lead-free ceramics
verfasst von
Xiaobin Yan
Biaolin Peng
Jizhao Zou
Xierong Zeng
Publikationsdatum
29.11.2016
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Materials Science: Materials in Electronics / Ausgabe 4/2017
Print ISSN: 0957-4522
Elektronische ISSN: 1573-482X
DOI
https://doi.org/10.1007/s10854-016-5959-2

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