Skip to main content
Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics 2/2018

23.10.2017

Microstructure, phase structure, and electrical properties of Zr-modified BaTiO3-based lead-free ceramics

verfasst von: Bo Wu, Jian Ma, Wenjuan Wu, Min Chen

Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics | Ausgabe 2/2018

Einloggen

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

search-config
loading …

Abstract

Lead-free piezoelectric ceramics of (Ba0.98Ca0.02)(Ti0.94Sn0.06−x Zr x )O3 (BCTS0.06−x Z x ) were synthesized by the conventional solid-state method. The evolution of their microstructure, phase structure, and electrical properties of BCTS0.06−x Z x ceramics in the composition range of 0 ≤ x ≤ 0.06 was systematically investigated. A dense microstructure is developed, and a coexistence of orthorhombic and tetragonal phases is identified in the ceramics, showing an enhanced electrical properties (e.g., d 33 ~ 545 pC/N, k p ~ 0.52, ε r ~ 3135, tan δ ~ 0.008, strain ~ 0.106%, and d 33* ~ 503 pm/V) as well as relatively high Curie temperature (T C ~ 100 °C) in the composition of x = 0.02. As a result, the addition of Zr content can effectively enhance the piezoelectricity of BaTiO3-based ceramics without sacrificing the T C sharply, which is a promising candidate for lead-free piezoelectric ceramics.

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 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)
3.
4.
Zurück zum Zitat K. Xu, J. Li, X. Lv, J.G. Wu, X.X. Zhang, D.Q. Xiao, J.G. Zhu, Adv. Mater. 28, 8519 (2016)CrossRef K. Xu, J. Li, X. Lv, J.G. Wu, X.X. Zhang, D.Q. Xiao, J.G. Zhu, Adv. Mater. 28, 8519 (2016)CrossRef
5.
Zurück zum Zitat F.Z. Yao, K. Wang, W. Jo, J.F. Li, Adv. Funct. Mater. 26, 1217 (2016)CrossRef F.Z. Yao, K. Wang, W. Jo, J.F. Li, Adv. Funct. Mater. 26, 1217 (2016)CrossRef
6.
Zurück zum Zitat X.P. Wang, J.G. Wu, D.Q. Xiao, J.G. Zhu, X.J. Cheng, T. Zheng, B.Y. Zhang, X.J. Lou, X.J. Wang, J. Am. Chem. Soc. 136, 2905 (2014)CrossRef X.P. Wang, J.G. Wu, D.Q. Xiao, J.G. Zhu, X.J. Cheng, T. Zheng, B.Y. Zhang, X.J. Lou, X.J. Wang, J. Am. Chem. Soc. 136, 2905 (2014)CrossRef
7.
Zurück zum Zitat B. Wu, H.J. Wu, J.G. Wu, D.Q. Xiao, J.G. Zhu, S.J. Pennycook, J. Am. Chem. Soc. 138, 15459 (2016)CrossRef B. Wu, H.J. Wu, J.G. Wu, D.Q. Xiao, J.G. Zhu, S.J. Pennycook, J. Am. Chem. Soc. 138, 15459 (2016)CrossRef
8.
Zurück zum Zitat B. Wu, J.G. Wu, D.Q. Xiao, J.G. Zhu, Dalton Trans. 44(48), 21141 (2015)CrossRef B. Wu, J.G. Wu, D.Q. Xiao, J.G. Zhu, Dalton Trans. 44(48), 21141 (2015)CrossRef
9.
Zurück zum Zitat M.H. Zhang, K. Wang, Y.J. Du, G. Dai, W. Sun, G. Li, D. Hu, H.C. Thong, C.L. Zhao, X.Q. Xi, Z.X. Yue, J.F. Li, J. Am. Chem. Soc. 139(10), 3889 (2017)CrossRef M.H. Zhang, K. Wang, Y.J. Du, G. Dai, W. Sun, G. Li, D. Hu, H.C. Thong, C.L. Zhao, X.Q. Xi, Z.X. Yue, J.F. Li, J. Am. Chem. Soc. 139(10), 3889 (2017)CrossRef
10.
11.
12.
15.
Zurück zum Zitat L.F. Zhu, B.P. Zhang, L. Zhao, J.F. Li, J. Mater. Chem. C 2, 4764 (2014)CrossRef L.F. Zhu, B.P. Zhang, L. Zhao, J.F. Li, J. Mater. Chem. C 2, 4764 (2014)CrossRef
16.
Zurück zum Zitat D.Z. Xue, Y.M. Zhou, H.X. Bao, J.H. Gao, C. Zhou, X.B. Ren, Appl. Phys. Lett. 99, 122901 (2011)CrossRef D.Z. Xue, Y.M. Zhou, H.X. Bao, J.H. Gao, C. Zhou, X.B. Ren, Appl. Phys. Lett. 99, 122901 (2011)CrossRef
17.
Zurück zum Zitat M.C. Ehmke, S.N. Ehrlich, J.E. Blendell, K.J. Bowman, J. Appl. Phys. 111, 124110 (2012)CrossRef M.C. Ehmke, S.N. Ehrlich, J.E. Blendell, K.J. Bowman, J. Appl. Phys. 111, 124110 (2012)CrossRef
18.
Zurück zum Zitat Y. Tian, X.L. Chao, L. Jin, L.L. Wei, P.F. Liang, Z.P. Yang, Appl. Phys. Lett. 104, 112901 (2014)CrossRef Y. Tian, X.L. Chao, L. Jin, L.L. Wei, P.F. Liang, Z.P. Yang, Appl. Phys. Lett. 104, 112901 (2014)CrossRef
19.
Zurück zum Zitat B. Wu, D.Q. Xiao, J.G. Wu, Q. Gou, J.G. Zhu, J. Mater. Sci. Mater. Electron. 26(4), 2323 (2015)CrossRef B. Wu, D.Q. Xiao, J.G. Wu, Q. Gou, J.G. Zhu, J. Mater. Sci. Mater. Electron. 26(4), 2323 (2015)CrossRef
20.
Zurück zum Zitat B. Wu, J. Ma, W.J. Wu, M. Chen, J. Mater. Sci. Mater. Electron. 28(3), 2358 (2017)CrossRef B. Wu, J. Ma, W.J. Wu, M. Chen, J. Mater. Sci. Mater. Electron. 28(3), 2358 (2017)CrossRef
21.
Zurück zum Zitat D.Y. Liang, X.H. Zhu, Y. Zhang, W. Shi, J.L. Zhu, Ceram. Int. 41(6), 8261 (2015)CrossRef D.Y. Liang, X.H. Zhu, Y. Zhang, W. Shi, J.L. Zhu, Ceram. Int. 41(6), 8261 (2015)CrossRef
22.
Zurück zum Zitat C.L. Zhao, W.J. Wu, H. Wang, J.G. Wu, J. Appl. Phys. 119(2), 024108 (2016)CrossRef C.L. Zhao, W.J. Wu, H. Wang, J.G. Wu, J. Appl. Phys. 119(2), 024108 (2016)CrossRef
23.
Zurück zum Zitat S.W. Zhang, H.L. Zhang, B.P. Zhang, S. Yang, J. Alloys Compd. 506, 131 (2010)CrossRef S.W. Zhang, H.L. Zhang, B.P. Zhang, S. Yang, J. Alloys Compd. 506, 131 (2010)CrossRef
24.
Zurück zum Zitat C.L. Zhao, H. Wang, J. Xiong, J.G. Wu, Dalton Trans. 45(15), 6466 (2016)CrossRef C.L. Zhao, H. Wang, J. Xiong, J.G. Wu, Dalton Trans. 45(15), 6466 (2016)CrossRef
25.
Zurück zum Zitat A.K. Kalyani, K. Brajesh, A. Senyshyn, R. Ranjan, Appl. Phys. Lett. 104, 252906 (2014)CrossRef A.K. Kalyani, K. Brajesh, A. Senyshyn, R. Ranjan, Appl. Phys. Lett. 104, 252906 (2014)CrossRef
26.
Zurück zum Zitat D.S. Keeble, F. Benabdallah, P.A. Thomas, M. Maglione, J. Kreisel, Appl. Phys. Lett. 102, 092903 (2013)CrossRef D.S. Keeble, F. Benabdallah, P.A. Thomas, M. Maglione, J. Kreisel, Appl. Phys. Lett. 102, 092903 (2013)CrossRef
27.
Zurück zum Zitat H. Wang, J.G. Wu., J. Mater. Sci. Mater. Electron. 26(6), 4119 (2015)CrossRef H. Wang, J.G. Wu., J. Mater. Sci. Mater. Electron. 26(6), 4119 (2015)CrossRef
28.
Zurück zum Zitat B. Wu, D.Q. Xiao, J.G. Wu, Q. Gou, D.D. Mazhao, J.G. Zhu, Ferroelectrics 489(1), 129 (2015)CrossRef B. Wu, D.Q. Xiao, J.G. Wu, Q. Gou, D.D. Mazhao, J.G. Zhu, Ferroelectrics 489(1), 129 (2015)CrossRef
29.
Zurück zum Zitat Q. Lin, M. Jiang, D. Lin, Q. Zheng, X. Wu, X. Fan, J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 24, 734 (2013) Q. Lin, M. Jiang, D. Lin, Q. Zheng, X. Wu, X. Fan, J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 24, 734 (2013)
30.
Zurück zum Zitat J.G. Wu, D.Q. Xiao, B. Wu, W.J. Wu, J.G. Zhu, Z. Yang, J. Wang, Mater. Res. Bull. 47, 128 (2012) J.G. Wu, D.Q. Xiao, B. Wu, W.J. Wu, J.G. Zhu, Z. Yang, J. Wang, Mater. Res. Bull. 47, 128 (2012)
31.
32.
Zurück zum Zitat W. Li, Z. Xu, R. Chu, P. Fu, G. Zang, J. Am. Ceram. Soc. 94, 4131 (2011)CrossRef W. Li, Z. Xu, R. Chu, P. Fu, G. Zang, J. Am. Ceram. Soc. 94, 4131 (2011)CrossRef
33.
Zurück zum Zitat L.F. Zhu, B.P. Zhang, X.K. Zhao, L. Zhao, P.F. Zhou, J.F. Li, J. Am. Ceram. Soc. 96, 241 (2013)CrossRef L.F. Zhu, B.P. Zhang, X.K. Zhao, L. Zhao, P.F. Zhou, J.F. Li, J. Am. Ceram. Soc. 96, 241 (2013)CrossRef
34.
Zurück zum Zitat D.L. Wang, Z.H. Jiang, B. Yang, S.T. Zhang, M.F. Zhang, F.F. Guo, W.W. Cao, J. Mater. Sci. 49, 62 (2014)CrossRef D.L. Wang, Z.H. Jiang, B. Yang, S.T. Zhang, M.F. Zhang, F.F. Guo, W.W. Cao, J. Mater. Sci. 49, 62 (2014)CrossRef
35.
Zurück zum Zitat C. Zhou, W.F. Liu, D.Z. Xue, X.B. Ren, H.X. Bao, J.H. Gao, L.X. Zhang, Appl. Phys. Lett. 100, 222910 (2012)CrossRef C. Zhou, W.F. Liu, D.Z. Xue, X.B. Ren, H.X. Bao, J.H. Gao, L.X. Zhang, Appl. Phys. Lett. 100, 222910 (2012)CrossRef
Metadaten
Titel
Microstructure, phase structure, and electrical properties of Zr-modified BaTiO3-based lead-free ceramics
verfasst von
Bo Wu
Jian Ma
Wenjuan Wu
Min Chen
Publikationsdatum
23.10.2017
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Materials Science: Materials in Electronics / Ausgabe 2/2018
Print ISSN: 0957-4522
Elektronische ISSN: 1573-482X
DOI
https://doi.org/10.1007/s10854-017-8068-y

Weitere Artikel der Ausgabe 2/2018

Journal of Materials Science: Materials in Electronics 2/2018 Zur Ausgabe

Neuer Inhalt