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Erschienen in: Journal of Sol-Gel Science and Technology 2/2016

01.02.2016 | Original Paper

Sol–gel synthesis of 0.94(Bi0.5Na0.5)TiO3–0.06BaTiO3 lead-free piezoelectric films: effect of pyrolysis temperature on phase evolution and electrical properties

verfasst von: Zhen Zhou, Wei Sun, Jing-Feng Li

Erschienen in: Journal of Sol-Gel Science and Technology | Ausgabe 2/2016

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Abstract

Sol–gel processing was applied to fabrication of 0.94(Bi0.5Na0.5)TiO3–0.06BaTiO3 (BNT–BT6) lead-free ferroelectric thin films on Pt(111)/Ti/SiO2/Si(100) substrates, whose phase structure and electrical properties were found to be greatly affected by the pyrolysis temperature. It was found that a large amount of pyrochlore phase formed in the films if pyrolysis was conducted around 350 °C; pyrolyzing at lower and higher temperatures in the range from 300 to 450 °C could avoid its formation even though other conditions are the same. The reasons are revealed by the DSC and TG experiments conducted in inert gas and air, and a phenomenological model was proposed with a focus on the thermal evolution of carbonaceous in pyrolysis and crystallization process. High-quality BNT–BT6 films with a relatively low surface roughness and a dense cross section were obtained by conducting the pyrolysis at the optimized temperature (400 °C), which also show the best ferroelectric and piezoelectric properties.

Graphical Abstract

The effects of pyrolysis temperatures on BNT–BT6 films deposited by the sol–gel technique were investigated. A phenomenological model was built to clarify why phase structures and electrical properties of BNT–BT6 lead-free thin films are greatly affected by pyrolysis temperature.

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Metadaten
Titel
Sol–gel synthesis of 0.94(Bi0.5Na0.5)TiO3–0.06BaTiO3 lead-free piezoelectric films: effect of pyrolysis temperature on phase evolution and electrical properties
verfasst von
Zhen Zhou
Wei Sun
Jing-Feng Li
Publikationsdatum
01.02.2016
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Sol-Gel Science and Technology / Ausgabe 2/2016
Print ISSN: 0928-0707
Elektronische ISSN: 1573-4846
DOI
https://doi.org/10.1007/s10971-015-3870-6

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