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Erschienen in: Journal of Electroceramics 3-4/2013

01.12.2013

Sputter target stoichiometry dependent dielectric properties of Bi2O3-ZnO-Nb2O5 pyrochlore system

verfasst von: Kyung Hyun Ko, Min Hyeok Lim, Jun Oh Choi, Hwa Soo Lee

Erschienen in: Journal of Electroceramics | Ausgabe 3-4/2013

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Abstract

Tunability of Bi2O3-ZnO-Nb2O5 (BZN) pyrochlore systems can be varied widely, even among isostructural phases (e.g., α-BZN crystals), because of the nonstoichiometry. Therefore, the tunability of BZN pyrochlore paraelectric thin films was reinvestigated. Using nonstoichiometric BZN targets, films with either cubic or monoclinic structure and a second phase devoid of Zn were obtained. Owing to the low sputtering yield of Bi, (Bi1.5Zn0.5)(Zn0.5Nb1.5)O7 (α-BZN) was obtained by sputtering α-BZN targets and also targets with Bi-enriched monoclinic composition, i.e., Bi2(Zn0.33Nb0.66)2O7 (β-BZN) targets. However, α-BZN films sputtered from β-BZN targets exhibited far better tunability than do those sputtered from α-BZN targets, proving the significance of Bi enrichment of targets. Furthermore, α-BZN films were continuously deposited even when the target composition, Bi:Zn:Nb, increased from the stoichiometry ratio of 3:1:2 to nonstoichiometric 4:1:2. At a target composition of 3.2:1:2, the dielectric properties maximized with a dielectric constant of 184; loss tangent of 0.008; and maximum tunability of 42 % at 1.2 MV/cm of dc-bias field under 1 MHz. The properties minimized at the target composition of 4:1:2, at which β-BZN films formed. For the composition mid-range, Bi5Nb3O15 phases occurred along with the α-BZN phase and showed synergetic effects on the properties of the α-BZN films.

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Metadaten
Titel
Sputter target stoichiometry dependent dielectric properties of Bi2O3-ZnO-Nb2O5 pyrochlore system
verfasst von
Kyung Hyun Ko
Min Hyeok Lim
Jun Oh Choi
Hwa Soo Lee
Publikationsdatum
01.12.2013
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Electroceramics / Ausgabe 3-4/2013
Print ISSN: 1385-3449
Elektronische ISSN: 1573-8663
DOI
https://doi.org/10.1007/s10832-013-9849-1

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