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27.07.2019 | Ausgabe 16/2019

Journal of Materials Science: Materials in Electronics 16/2019

Structure, electrical, dielectric and ferroelectric properties of (1 − x)BiFeO3 − xAl2O3 ceramics

Zeitschrift:
Journal of Materials Science: Materials in Electronics > Ausgabe 16/2019
Autoren:
Peijia Bai, Yiming Zeng, Jiao Han, Yongxing Wei, Mingwei Li, Yutong Li
Wichtige Hinweise

Publisher's Note

Springer Nature remains neutral with regard to jurisdictional claims in published maps and institutional affiliations.

Abstract

Lead-free ferroelectric composite ceramics of (1 − x)BiFeO3 − xAl2O3 (x = 0.00, 0.02, 0.04, 0.06, 0.08 and 0.10) were synthesized using the traditional solid-state reaction method. The effects of Al2O3 addition on structural (crystal data and microstructure), ferroelectric, dielectric properties, and leakage current characteristic were investigated. X-ray diffraction and scanning electron microscopy demonstrated that the addition of Al2O3 promoted the formation of the secondary phases (Bi2Fe4O9 and Bi24Al2O39) and the average grain size significantly reduced from 1.49 μm for x = 0.00 to 0.45 μm for x = 0.10. The samples with Al2O3 addition had lower dielectric constant and dielectric loss. The Curie temperature (TC) decreased gradually from 475 °C for x = 0.02 to 390 °C for x = 0.10. Leakage current density decreased significantly with the addition of the Al2O3, and the leakage conduction mechanism was changed from Ohmic relationship to space charge limited conduction (SCLC) mechanism. The ferroelectric hysteresis loops became more typical in shape with the addition of the Al2O3.

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