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Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics 6/2019

07.02.2019

Structural, dielectric and ferroelectric properties of lead free Gd-modified BiFeO3–BaTiO3 solid solution

verfasst von: C. Behera, A. K. Pattanaik

Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics | Ausgabe 6/2019

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Abstract

Due to the high Curie temperature the rare-earth-modified bismuth ferrite (BiFeO3 or BFO) and/or its derivatives have uncomplicated lead-free chemistries and simple perovskite structures have attracted the materials community. So, in this report, structural, micro-structural, ferroelectric and electrical characteristics of a rare-earth (Gd)-modified perovskite BiFeO3–BaTiO3 solid solution, fabricated by a cost effective solid-state reaction technique, have been presented. The structural analysis using X-ray diffraction pattern and data indicates the evolution of a mono-phase distorted perovskite structure with the existence of rhombohedral structure. The ambient temperature scanning electron micrograph of Gd modified BiFeO3–BaTiO3 solid solution exhibits uniform grain distribution over the surface. The dielectric parameters are found to be frequency and temperature dependent. The well defined polarization–electric field hysteresis loop of the samples at room temperature suggest that Gd substitution at the Bismuth site of the solid solution strongly affects remnant and saturated polarization of the materials. The ac conductivity spectra obeys the Jonscher’s power law. Based on the derived parameters of Gd modified BiFeO3–BaTiO3 solid solution, it is expected to fabricate a functional device.

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Literatur
1.
2.
Zurück zum Zitat Y. Guo, P. Xiao, R. Wen, Y. Wan, Q. Zheng, D. Shi, K. Ho Lam, M. Liu, D. Lin, J. Mater. Chem. C 3, 5811 (2015)CrossRef Y. Guo, P. Xiao, R. Wen, Y. Wan, Q. Zheng, D. Shi, K. Ho Lam, M. Liu, D. Lin, J. Mater. Chem. C 3, 5811 (2015)CrossRef
3.
Zurück zum Zitat C.S. Tu, R.R. Chien, T.-H. Wang, J. Anthoninappen, Y.-T. Peng, J. Appl. Phys. 113, 17D908 (2013)CrossRef C.S. Tu, R.R. Chien, T.-H. Wang, J. Anthoninappen, Y.-T. Peng, J. Appl. Phys. 113, 17D908 (2013)CrossRef
4.
Zurück zum Zitat Y. Wei, X. Wang, J. Zhu, X. Wang, J. Jia, J. Am. Ceram. Soc. 96, 3163 (2013) Y. Wei, X. Wang, J. Zhu, X. Wang, J. Jia, J. Am. Ceram. Soc. 96, 3163 (2013)
5.
Zurück zum Zitat S. Unruan, M. Unruan, T. Monnar, S. Priya, R. Yimnirun, J. Am. Ceram. Soc. 98, 3291 (2015)CrossRef S. Unruan, M. Unruan, T. Monnar, S. Priya, R. Yimnirun, J. Am. Ceram. Soc. 98, 3291 (2015)CrossRef
6.
Zurück zum Zitat S. Pattanayak, R.N.P. Choudhary, S.R. Shannigrahi, P.R. Das, R. Padhee, J. Magn. Magn. Mater. 341, 158 (2013)CrossRef S. Pattanayak, R.N.P. Choudhary, S.R. Shannigrahi, P.R. Das, R. Padhee, J. Magn. Magn. Mater. 341, 158 (2013)CrossRef
7.
Zurück zum Zitat X.M. Chen, J.L. Wang, G.L. Yuan, D. Wu, J.M. Liu, J. Yin, Z.G. Liu, J. Alloys Compd. 541, 173 (2012)CrossRef X.M. Chen, J.L. Wang, G.L. Yuan, D. Wu, J.M. Liu, J. Yin, Z.G. Liu, J. Alloys Compd. 541, 173 (2012)CrossRef
8.
Zurück zum Zitat W. Dong, Y.P. Guo, B. Guo, H.Y. Liu, H. Li, H.Z. Liu, Mater. Lett. 91, 359 (2013)CrossRef W. Dong, Y.P. Guo, B. Guo, H.Y. Liu, H. Li, H.Z. Liu, Mater. Lett. 91, 359 (2013)CrossRef
9.
Zurück zum Zitat X.J. Xi, S.Y. Wang, W.F. Liu, H.J. Wang, F. Guo, X. Wang, J. Gao, D.J. Li, J. Magn. Magn. Mater. 355, 259 (2014)CrossRef X.J. Xi, S.Y. Wang, W.F. Liu, H.J. Wang, F. Guo, X. Wang, J. Gao, D.J. Li, J. Magn. Magn. Mater. 355, 259 (2014)CrossRef
10.
11.
Zurück zum Zitat T.H. Wang, C.S. Tu, Y. Ding, T.C. Lin, C.S. Ku, W.C. Yang, H.H. Yu, K.T. Wu, Y.D. Yao, H.Y. Lee, Curr. Appl. Phys. 11, S240–S243 (2011)CrossRef T.H. Wang, C.S. Tu, Y. Ding, T.C. Lin, C.S. Ku, W.C. Yang, H.H. Yu, K.T. Wu, Y.D. Yao, H.Y. Lee, Curr. Appl. Phys. 11, S240–S243 (2011)CrossRef
12.
Zurück zum Zitat R.A.M. Gotardo, D.S.F. Viana, M. Olzon-Dionysio, S.D. Souza, D. Garcia, J.A. Eiras, M.F.S. Alves, L.F. Cotica, I.A. Santos, A.A. Coelho, J. Appl. Phys. 112, 104112 (2012)CrossRef R.A.M. Gotardo, D.S.F. Viana, M. Olzon-Dionysio, S.D. Souza, D. Garcia, J.A. Eiras, M.F.S. Alves, L.F. Cotica, I.A. Santos, A.A. Coelho, J. Appl. Phys. 112, 104112 (2012)CrossRef
13.
Zurück zum Zitat J. Walker, H. Ursic, A. Bencan, B. Malic, H. Simons, I. Reaney, G. Viola, V. Nagarajanand, T. Rojac, J. Mater. Chem. C 4, 7859 (2016)CrossRef J. Walker, H. Ursic, A. Bencan, B. Malic, H. Simons, I. Reaney, G. Viola, V. Nagarajanand, T. Rojac, J. Mater. Chem. C 4, 7859 (2016)CrossRef
14.
Zurück zum Zitat C. Behera, R.N.P. Choudhary, P.R. Das, J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 25, 2086 (2014) C. Behera, R.N.P. Choudhary, P.R. Das, J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 25, 2086 (2014)
15.
Zurück zum Zitat X. Lu, W. Bian, Y. Li, H. Zhu, Z. Fu, Q. Zhang, J. Am. Ceram. Soc. 101, 1646–1654 (2018)CrossRef X. Lu, W. Bian, Y. Li, H. Zhu, Z. Fu, Q. Zhang, J. Am. Ceram. Soc. 101, 1646–1654 (2018)CrossRef
16.
Zurück zum Zitat X. Lu, W. Bian, C. Min, Z. Fu, Q. Zhang, H. Zhu, Ceram. Int. 44, 10028–10034 (2018)CrossRef X. Lu, W. Bian, C. Min, Z. Fu, Q. Zhang, H. Zhu, Ceram. Int. 44, 10028–10034 (2018)CrossRef
17.
Zurück zum Zitat P. Kumar, M. Kar, A.I.P. Conf. Proc. 1536, 1041 (2013) P. Kumar, M. Kar, A.I.P. Conf. Proc. 1536, 1041 (2013)
18.
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
19.
Zurück zum Zitat T.H. Wang, C.S. Tu, H.Y. Chen, Y. Ding, T.C. Lin, Y.D. Yao, V.H. Schmidt, K.T. Wu, J. Appl. Phys. 109, 044101 (2011)CrossRef T.H. Wang, C.S. Tu, H.Y. Chen, Y. Ding, T.C. Lin, Y.D. Yao, V.H. Schmidt, K.T. Wu, J. Appl. Phys. 109, 044101 (2011)CrossRef
20.
Zurück zum Zitat E. Wu, POWD (School of Physical Sciences, Flinders University South Bedford Park, Bedford Park, 1989) E. Wu, POWD (School of Physical Sciences, Flinders University South Bedford Park, Bedford Park, 1989)
21.
Zurück zum Zitat M.W. Lufaso, T.A. Vanderach, M. Pazos, I. Levin, R.S. Roth, J.C. Nio, V. Provenzano, P.K. Schenck, J. Solid State Chem. 179, 3900 (2006)CrossRef M.W. Lufaso, T.A. Vanderach, M. Pazos, I. Levin, R.S. Roth, J.C. Nio, V. Provenzano, P.K. Schenck, J. Solid State Chem. 179, 3900 (2006)CrossRef
23.
Zurück zum Zitat L. Zivkovie, V. Paunovie, M. Milijkovie, M.M. Ristic, Mater. Sci. Forum 518, 229 (2006)CrossRef L. Zivkovie, V. Paunovie, M. Milijkovie, M.M. Ristic, Mater. Sci. Forum 518, 229 (2006)CrossRef
25.
Zurück zum Zitat J.C. Anderson, Dielectrics (Chapman & Hall, London, 1964) J.C. Anderson, Dielectrics (Chapman & Hall, London, 1964)
26.
Zurück zum Zitat D.C. Sinclair, T.B. Adams, F.D. Morrison, A.R. West, Appl. Phys. Lett. 80, 2153 (2002)CrossRef D.C. Sinclair, T.B. Adams, F.D. Morrison, A.R. West, Appl. Phys. Lett. 80, 2153 (2002)CrossRef
27.
Zurück zum Zitat V.I. Gibalov, G.J. Pietsch, Plasma Sources Sci. Technol. 21, 024010 (2012)CrossRef V.I. Gibalov, G.J. Pietsch, Plasma Sources Sci. Technol. 21, 024010 (2012)CrossRef
28.
Zurück zum Zitat Z. Cen, C. Zhou, H. Yang, Q. Zhou, W. Li, C. Yan, L. Cao, J. Song, L. Peng, J. Am. Ceram. Soc. 96, 2252 (2013)CrossRef Z. Cen, C. Zhou, H. Yang, Q. Zhou, W. Li, C. Yan, L. Cao, J. Song, L. Peng, J. Am. Ceram. Soc. 96, 2252 (2013)CrossRef
30.
Zurück zum Zitat J.E. Garcia, V. Gomis, R. Perez, A. Albareda, J.A. Eiran, Appl. Phys. Lett. 91, 0429021 (2007) J.E. Garcia, V. Gomis, R. Perez, A. Albareda, J.A. Eiran, Appl. Phys. Lett. 91, 0429021 (2007)
32.
Zurück zum Zitat L. Bellaiche, A. Garcı´a, D. Vanderbilt, Phys. Rev. B 64, 060103 (2001)CrossRef L. Bellaiche, A. Garcı´a, D. Vanderbilt, Phys. Rev. B 64, 060103 (2001)CrossRef
33.
Zurück zum Zitat K.S. Kumar, C. Venkateswar, D. Kannan, B. Tiwari, M.S.R. Rao, J. Phys. D 45, 415302 (2012)CrossRef K.S. Kumar, C. Venkateswar, D. Kannan, B. Tiwari, M.S.R. Rao, J. Phys. D 45, 415302 (2012)CrossRef
35.
Zurück zum Zitat S. Pattanayak, R.N.P. Choudhary, R. Piyush, Das, J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 24, 2767 (2013) S. Pattanayak, R.N.P. Choudhary, R. Piyush, Das, J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 24, 2767 (2013)
37.
Zurück zum Zitat S. Chandarak, M. Unruan, T. Sareein, A. Ngamjarurojana, S. Maensiri, P. Laoratanakul, S. Ananta, R. Yimnirun, J. Magn. 14, 120 (2009)CrossRef S. Chandarak, M. Unruan, T. Sareein, A. Ngamjarurojana, S. Maensiri, P. Laoratanakul, S. Ananta, R. Yimnirun, J. Magn. 14, 120 (2009)CrossRef
Metadaten
Titel
Structural, dielectric and ferroelectric properties of lead free Gd-modified BiFeO3–BaTiO3 solid solution
verfasst von
C. Behera
A. K. Pattanaik
Publikationsdatum
07.02.2019
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Materials Science: Materials in Electronics / Ausgabe 6/2019
Print ISSN: 0957-4522
Elektronische ISSN: 1573-482X
DOI
https://doi.org/10.1007/s10854-019-00840-0

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